Ergimiş Nadir Toprak Metallerinin Termodinamiksel Ve Yapısal Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında Ergimiş nadir toprak metallerinin yapısal ve termodinamiksel özelliklerinin anlaşılması için, iletken elektronlar tarafından perdelenen her bir iyon arasındaki indirekt etkileşme ile iyon çekirdekleri arasındaki direkt Coulomb etkileşmesinin toplamı olarak yazılabilen Bachelet Hamann ve Schuluter’ in birinci pseudopotansiyel prensibinden türetilen yeni bir etkin çift potansiyel kullanıldı. Ergimiş metallerin makroskopik yapısına bağlı olan fiziksel özelliklerinin saptanmasında önemli bir rolü olan statik yapı faktörü hesabı elektron iyon arasındaki etkileşmelerin zayıf olduğu varsayılarak her bir iyonun etrafındaki elektronların oluşturduğu lineer perdelenme ile etkin iyon-iyon potansiyel modelinin kullanıldığı ve kullanılan modelin Rastgele Faz Yaklaşımı çerçevesinde Elektron İyon Plazma modeline genişletilmesidir. Ayrıca statik yapı faktörü hesabı için gerekli olan referans yapı faktörü yüklü katı kürelerden oluştuğu farz edilen nötr bir sıvıda Tek Bileşenli Plazma modeli göz önüne alınarak hesaplanmıştır. S(q) statik yapı faktörünün uzun dalga boyu limitindeki ifadesinden elde edilen eşsıcaklık sıkıştırılabilirlik katsayısının çekirdek yarıçapına bağlı olarak değiştiği görülmüştür. 4f gurubuna dahil atom numarası 57 ile 60 arasında değişen Lantan (La), Seryum (Se) Praseodimyum (Pr) ve Neodyum(Nd) ergimiş nadir toprak metalleri için perdelenme etkisiyle oluşan pseudopotansiyel hesaplanarak statik yapı faktörünün q Fourier uzayına bağlı değişimi 1024 veri üzerinden çizilmiş ve hesaplanan değerlerle literatürden elde edilen deneysel sonuçların % 3-10 farklılıkla uyumlu olduğu görülmüştür. Ayrıca bu metaller için eşsıcaklık sıkıştırılabilirlik sabiti hesaplanarak eşsıcaklık sıkıştırılabilirlik sabiti Waseda’nın tahmini verileri ile karşılaştırılmıştır.

In recent years, to the understanding of the structure and thermodynamic properties of several non-simple liquid metal systems, for example, liquid transition and rare-earth metals are studied using perturbation models based on hard sphere (HS) reference and more suitable the one-component plasma (OCP) or the more realistic electron-ion plasma, the charged hard sphere (CHS) plasma in the mean spherical model (MSA). In contrast with the simple and transition metals, rare-earth metals are heavy and more complicated metallic systems. They have incomplete bands together with existing mixing. The recent calculations of liquid properties based on the various models, such as HS, OCP and CHS were quit successful but did not take note of the specific nature of the interionic interactions in the rare-earth metals. Until the present time, few attempts have been made to derive interionic interactions from the knowledge of which is essential in the calculations of thermodynamics namely free energy and related properties and liquid structure, for rare-metals. In an attempt, the pseudopotential formalism has been extended to account for the incomplete -bands similar to that for transition metals. Recently, an attempt has been made to apply directly the simple metal theory to the calculations of liquid structure for rare-earth metals, in which the empty core pseudopotential in conjunction with an OCP has been used