Μελέτη της εναπόθεσης μορίων νερού στην επιφάνεια χαλκού (111) με υπολογισμούς πρώτων αρχών (EL)

Ζέγκος, Μάνος (EL)

Λέκκα, Χριστίνα (EL)

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών (EL)

Ζέγκος, Μάνος (EL)

Η υδροφιλία, η υδροφοβία και η σχετική αντιρρυπαντική ικανότητα των μεταλλικών επιφανειών έχουν σημαντικές τεχνολογικές εφαρμογές στη διάβρωση, ετερογενή κατάλυση, στους βιολογικούς αισθητήρες κ.ά. Έρευνες έχουν δείξει πως ο χαρακτηρισμός μιας μεταλλικής επιφάνειας ως υδρόφιλη ή υδρόφοβη σχετίζεται με τον αριθμό των μεταλλικών d ηλεκτρονίων που θεωρούνται υπεύθυνα για τη δέσμευση των μορίων νερού στην επιφάνεια, ενισχύοντας με τον τρόπο αυτό την υδροφιλία της. Στην παρούσα εργασία, μελετήθηκε θεωρητικά η συμπεριφορά δομών μορίων νερού στην επιφάνεια Χαλκού (111) με τη θεωρία Συναρτησιακού Πυκνότητας Φορτίου (Density Functional Theory) χρησιμοποιώντας το κώδικα SIESTA. Για το μονομερές, η on top θέση βρέθηκε ενεργειακά προτιμητέα, με το άτομο του Οξυγόνου να βρίσκεται πάνω από ένα επιφανειακό άτομο Χαλκού, παρουσιάζοντας τη χαμηλότερη ενέργεια δέσμευσης και το μικρότερου μήκους στο δεσμό Οξυγόνου-Χαλκού. Ακολουθούν οι Bridge, Hcp και Fcc θέσεις με διαφορά στην ενέργεια έως 0.2eV. Τα διμερές, τριμερές και εξαμερές ακολουθούν ίδια συμπεριφορά με το μονομερές. Συγκεκριμένα, το εξαμερές με την επίπεδη δομή (Cyclic) δύο διαστάσεων προτιμάται αντί των δύο τρισδιάστατων δομών (Cage, Prism) που μελετήθηκαν. Τα αποτελέσματα δείχνουν πως προτιμάται η δι-διάστατη κάλυψη των ΣΜ νερού σε σχέση με αυτή των τριών διαστάσεων υποδηλώνοντας ότι σε αυτές τις διαστάσεις νάνο η επιφάνεια του Χαλκού είναι υδρόφιλη. Επιπλέον, οι υπολογισμοί πρώτων αρχών απέδειξαν ότι οι δομές νερού μπορούν να σχηματίσουν δεσμικές καταστάσεις με τα άτομα του Χαλκού μέσω του ετεροατόμου τους (Οξυγόνου) στο ενεργειακό φάσμα στις χαμηλές ενέργειες κυρίως από -4 eV έως -5.5 eV. Επίσης, κοντά στο επίπεδο Fermi παρατηρήθηκαν κυρίως αντι-δεσμικά τροχιακά ανάμεσα στα μόρια του νερού και το υπόστρωμα. Τέλος, προσομοιώσεις πρώτων αρχών Μοριακής Δυναμικής πραγματοποιήθηκαν στις τρεις δομές για το εξαμερές. Τα αποτελέσματα έδειξαν την κατάρρευση των τρισδιάστατων δομών με την αύξηση της θερμοκρασίας εν αντιθέσει με την επίπεδη δομή που παρέμεινε σχεδόν αναλλοίωτη. Τα αποτελέσματα της Μοριακής Δυναμικής σε θερμοκρασία δωματίου επιβεβαίωσαν αυτά των στατικών υπολογισμών DFT. (EL)

masterThesis

Υδροφιλία (EL)

Ηydrophilicity (EN)

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων

Ιδρυματικό Αποθετήριο Ολυμπιάς

Σχολή Θετικών Επιστημών

ΑΠΟΘΕΤΗΡΙΟ "ΟΛΥΜΠΙΑΣ"

Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών

Ελληνική γλώσσα

2016

https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/30372

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών (EL)