Pt-Ag ikili metal nanoalaşımlarının erime ve soğuma dinamiğinin simülasyon yöntemiyle incelenmesi
Investigation of melting and cooling dynamics of Pt-Ag binary metal nanoalloys by simulation method
Yazar: AFET ARSLAN AKKAR
Danışman: PROF. DR. HAYDAR ARSLAN
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada ikili PtAg nanoalaşımlarının dinamik özellikleri moleküler dinamik simülasyon yöntemiyle incelenmiştir. Atomlar arası etkileşmelerde Gupta çok cisim etkileşme potansiyeli kullanılmıştır. Nanoalaşımların global minimum geometrileri Basin Hopping algoritması kullanılarak Monte Carlo simülasyonu ile elde edilmiştir. PtAg nanoalaşımlarının dinamik özelliklerini incelemek için Kesilmiş Oktahedral ve İkosahedral olmak üzere iki farklı geometriye sahip nanoalaşımlar seçilmiştir. Kesilmiş Oktahedral geometrisi toplam atom sayısı olarak N= 314, 586, 807 ve 1289 sihirli sayıları belirlenmiştir. İkosahedral geometri için ise toplam atom sayısı N= 309, 561, 923 ve 1415 olan sihirli sayıdaki nanoalaşımlar belirlenmiştir. Toplamda sekiz adet olan bu nanoalaşımların en dış kabukları Ag ve içerideki atomlar ise Pt olacak şekilde çekirdek-kabuk yapısına sahiptir.
Sihirli sayıya ve çekirdek-kabuk yapısına sahip sekiz adet PtAg nanoalaşımları dört farklı ısıtma ve soğutma oranlarıyla eritilip tekrar soğutularak dinamik özellikleri elde edilmiştir. Nanoalaşımların erime ve soğuma işlemleri sonucu elde edilen kalorik eğrilerden erime ve katılaşma sıcaklıkları elde edilmiştir. Kalorik eğrinin yanı sıra RMSD grafikleri kullanılarak da nanoalaşımların eritilmesi esnasında Ag ve Pt atomlarının hareketlilikleri tespit edilerek ön erime ve erime sıcaklıkları tespit edilmiştir. 
Yapılan simülasyonlar sonucunda atom sayısı arttıkça erime ve katılaşma sıcaklıklarının ısıtma oranına bağlı olarak farklılık gösterdiği tespit edilmiştir. Ayrıca yaklaşık benzer atom sayısına sahip Kesilmiş Oktahedral ve İkosahedral yapıya sahip PtAg nanoalaşımlarının da farklı erime ve katılaşma sıcaklıklarına sahip oldukları elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the dynamic properties of binary PtAg nanoalloys were investigated by molecular dynamics simulation method. Gupta many-body interaction potential was used in the interactions between atoms. Global minimum geometries of nanoalloys were obtained by Monte Carlo simulation using Basin Hopping algorithm. In order to investigate the dynamic properties of PtAg nanoalloys, nanoalloys with two different geometries were selected as Truncated Octahedral and Icosahedral. For Truncated Octahedral geometry, the magic numbers N= 314, 586, 807 and 1289 were determined as the total atom number. For icosahedral geometry, the magic numbers of the total atom number N= 309, 561, 923 and 1415 were determined. These nanoalloys, which are eight in total, have a core-shell structure with the outermost shells being Ag and the inner atoms being Pt. Eight PtAg nanoalloys with magic number and core-shell structure were melted and cooled again with four different heating and cooling rates to obtain their dynamic properties. Melting and solidification temperatures were obtained from the caloric curves obtained as a result of the melting and cooling processes of the nanoalloys.
In addition to the caloric curve, the mobilities of Ag and Pt atoms were determined during the melting of the nanoalloys using RMSD graphs and the pre-melting and melting temperatures were determined. 

As a result of the simulations, it was determined that as the atomic number increases, the melting and solidification temperatures differ depending on the heating rate. It was also obtained that PtAg nanoalloys with Truncated Octahedral and Icosahedral structures with approximately similar atomic numbers have different melting and solidification temperatures.