Bakırın ısıl genleşme katsayısının moleküler dinamik simülasyonuyla araştırılması: Boyut ve kristal sayısının tek- ve çok-kristalli yapılar üzerindeki etkisi
Bakırın ısıl genleşme katsayısının moleküler dinamik simülasyonuyla araştırılması: Boyut ve kristal sayısının tek- ve çok-kristalli yapılar üzerindeki etkisi
Yazar: Şen, Sadri
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 40 No. 2, 2024
Anahtar kelimeler: Computational Material Sciences ; Hesaplamalı Malzeme Bilimleri ; Bakır tek- ve çok-kristal nano-yapı,Termal genleşme katsayısı,Moleküler dinamik simülasyon,Gömülü atom modeli(GAM)

Bakır, hem makro hem de nanoölçekte, sahip olduğu mekanik, elektronik, optik ve termal özelliklerin benzersiz kombinasyonu nedeniyle bilimsel ve teknolojik olarak araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Nanoölçeklerde yapı-özellik ilişkilerinin anlaşılması, NEMS ve MEMS uygulamaları için önemlidir. Termal genleşme katsayısı (TGK) bu özelliklerden biridir. TGK için modeller tek-kristalli (TKY) ve çok-kristalli  (ÇKY) olarak oluşturuldu. TKY ve ÇKY modeller, farklı boyutta 5 ana seri olarak oluşturuldu. Bunun yanında, ÇKY modellerinin her birinin farklı tane sayılı 5 farklı alt serisi bulunmaktadır. Böylece, TKY araştırmalar, faklı boyuttaki 5 model üzerinde yürütülürken, ÇKY hesaplamaları farklı boyut ve farklı tane sayılı olmak üzere 25 model üzerinde yapılmıştır. Bu çalışmalarda, TGK üzerinde; i-) TKY’de boyut değişiminin, ii-) belirli bir sabit boyuttaki ÇKY’de artan tane sayısının, iii-) farklı boyutlardaki ÇKY’de boyut artışına bağlı olarak tane sayısının etkileri incelenmiştir. Boyut ve tane sayısı değişiminin, TGK üzerindeki etkileri için hazırlanan ÇKY’lerde, farklı boyutlardaki ÇKY'lerin tane sayısı artışları, farklı boyutlardaki modellerin aynı alt serilerinde ortalama tane hacmi (OTH) aynı olacak şekilde ayarlanmıştır. Böylece, hem yapının boyutunun, hem tane sayısının ve hem de aynı ortalama tane hacminin farklı sıcaklıklarda TGK’ye etkisi derinlemesine incelenebilmiştir. Sonuçlar literatür ile iyi bir uyum göstermiştir. MDS ile yapılan hesaplamalarda, gömülü atom modelinin (GAM) potansiyel enerji fonksiyonu (PEF) kullanılmıştır.

Bakır, hem makro hem de nanoölçekte, sahip olduğu mekanik, elektronik, optik ve termal özelliklerin benzersiz kombinasyonu nedeniyle bilimsel ve teknolojik olarak araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Nanoölçeklerde yapı-özellik ilişkilerinin anlaşılması, NEMS ve MEMS uygulamaları için önemlidir. Termal genleşme katsayısı (TGK) bu özelliklerden biridir. TGK için modeller tek-kristalli (TKY) ve çok-kristalli  (ÇKY) olarak oluşturuldu. TKY ve ÇKY modeller, farklı boyutta 5 ana seri olarak oluşturuldu. Bunun yanında, ÇKY modellerinin her birinin farklı tane sayılı 5 farklı alt serisi bulunmaktadır. Böylece, TKY araştırmalar, faklı boyuttaki 5 model üzerinde yürütülürken, ÇKY hesaplamaları farklı boyut ve farklı tane sayılı olmak üzere 25 model üzerinde yapılmıştır. Bu çalışmalarda, TGK üzerinde; i-) TKY’de boyut değişiminin, ii-) belirli bir sabit boyuttaki ÇKY’de artan tane sayısının, iii-) farklı boyutlardaki ÇKY’de boyut artışına bağlı olarak tane sayısının etkileri incelenmiştir. Boyut ve tane sayısı değişiminin, TGK üzerindeki etkileri için hazırlanan ÇKY’lerde, farklı boyutlardaki ÇKY'lerin tane sayısı artışları, farklı boyutlardaki modellerin aynı alt serilerinde ortalama tane hacmi (OTH) aynı olacak şekilde ayarlanmıştır. Böylece, hem yapının boyutunun, hem tane sayısının ve hem de aynı ortalama tane hacminin farklı sıcaklıklarda TGK’ye etkisi derinlemesine incelenebilmiştir. Sonuçlar literatür ile iyi bir uyum göstermiştir. MDS ile yapılan hesaplamalarda, gömülü atom modelinin (GAM) potansiyel enerji fonksiyonu (PEF) kullanılmıştır.