Hibrit üç yönlü periyodik minimal yüzeyli üç boyutlu grafen yapıların mekaniği ve tasarımı

Abstract

Bu tez kapsamında da henüz literatürde incelenmemiş olan, üç yönlü periyodik minimal yüzeylerin hibritleştirilmesi ile oluşan yüzeylerdeki grafen yapılarının mekanik özellikleri incelenerek hibrit olmayan modelleri daha efektif bir şekilde kullanılıp kullanılamayacağı üzerinde çalışılmıştır. Üç yönlü periyodik minimal yüzeylerin oluşturulması ve sonrasında bu yüzeye uygun üç boyutlu grafenin elde edilmesi, az sayıda model için "Surface Evolver" gibi programlar ile gerçekleştirilebilse de bu tez kapsamında çok farklı parametrelerle oluşturarak birçok hibritleştirilmiş yüzey için daha efektif bir çözüm gerekmektedir. Bu nedenle, parametrik üç boyutlu modelleme ve eleman ağı oluşturma yeteneklerinden ötürü Rhino Grasshopper uygulaması kullanılmasına karar verilmiştir. Program üzerinde yüzey geometrisi denkleminden üç boyutlu grafenin atom koordinatlarının elde edilebileceği bir yapı oluşturulmuştur. Bu yapı aynı zamanda atom koordinatlarının periyodik sınır koşuluna uygun olması ve bağ uzunluklarının iteratif yakınsaması gibi özellikleri de sağlamak üzere düzenlenmiştir. Nano boyuttaki yapıları incelemek için deneysel çalışmalar ve bilgisayar simülasyonları seçenekleri bulunmaktadır. Deneysel çalışmaların gerçekleştirmenin pahalı olması ve uzmanlık gerektirmesi gibi nedenlerden dolayı, çok fazla örnek kullanılarak deneylerin gerçekleştirilmesi ilk seçenek olmamaktadır. Bilgisayar simülasyonları ise tekrarlanabilir, ucuz ve daha kontrol edilebilir olmaları nedeniyle ön plana çıkmaktadırlar. Ayrıca grafen ve karbon tabanlı nano yapılar için literatürde hem deneysel hem de simülasyonun tabanlı birçok çalışma olması, deneyler ile simülasyonların tekrar tekrar doğrulanmasını sağlamış ve bu sayede bilgisayar simülasyonları için kullanılan metodolojiyi güvenli bir seçenek olarak konumlandırmıştır. Bu nedenlerden ötürü bu çalışma kapsamında bilgisayar simülasyonları kullanılmıştır.

In the scope of this thesis, the mechanical properties of graphene structures on surfaces formed by hybridization of three-way periodic minimal surfaces that have not yet been studied in the literature have been examined and it has been studied whether non-hybrid models can be used more effectively. Three-way after the creation of periodic minimal surfaces, the surface is suitable three- a dimensional model of graphene, obtaining a small number of "All Surface" can be performed with programs such as although many hibritlestirilm with many different parameters within the scope of this thesis to the surface by creating a more effective solution is required. Therefore, it was decided to use the Rhino Grasshopper application due to its parametric three-dimensional modeling and its ability to create a network of elements. A structure has been created on the program in which the atomic coordinates of three-dimensional graphene can be obtained from the surface geometry equation. This structure is also arranged to ensure such properties as that the atomic coordinates correspond to the periodic boundary condition and the iterative convergence of bond lengths. There are experimental studies and computer simulation options for studying nano-sized structures. For reasons such as the fact that experimental studies are expensive to perform and require expertise, conducting experiments using too many samples is not the first option.