Δομικές και ηλεκτρονιακές ιδιότητες της L-Γλουταμίνης σε επιφάνεια χαλκού (111) με υπολογισμούς πρώτων αρχών
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Μπούρη, Μαρία
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Η διάβρωση των μεταλλικών επιφανειών προκαλεί οικονομικό πλήγμα στις
βιομηχανίες και μόλυνση του περιβάλλοντος. Για τη προστασία των επιφανειών από τη
διάβρωση, έχουν χρησιμοποιηθεί οργανικοί, μη τοξικοί αναστολείς όπως για παράδειγμα
τα αμινοξέα. Έρευνες έχουν δείξει ότι τα ελεύθερα ηλεκτρόνια των ετεροατόμων των
αναστολέων ή τα π ηλεκτρόνια είναι διαθέσιμα να σχηματίσουν δεσμούς με το υπόστρωμα
και να δράσουν ως πυρηνόφιλα διευκολύνοντας τη διαδικασία προσρόφησης των
αναστολέων στη μεταλλική επιφάνεια. Στην παρούσα εργασία, μελετήθηκε θεωρητικά η
συμπεριφορά του αμινοξέος L-γλουταμίνη ως αναστολέας διάβρωσης της επιφάνειας
Χαλκού (111).
Πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί με τη θεωρία Συναρτησιακού Πυκνότητας
Φορτίου (Density Functional Theory) μέσω του κώδικα SIESTA ώστε να ερευνηθούν οι
διατάξεις της L-γλουταμίνης με την ελάχιστη ενέργεια. Ξεκινώντας από την επιφάνεια
(111) του Χαλκού, η L-γλουταμίνη τοποθετήθηκε ομαλά πάνω στην επιφάνεια σε
διάφορες πιθανές διατάξεις. Για την ενεργειακά προτιμητέα διάταξη εκτιμήθηκαν οι
ηλεκτρονικές ιδιότητες του συστήματος ώστε να ερευνηθούν τα ενεργά κέντρα της L-
γλουταμίνης. Οι υπολογισμοί απέδειξαν ότι η L-γλουταμίνη μπορεί να σχηματίσει
δεσμικές καταστάσεις με τα άτομα του χαλκού μέσω των ετεροατόμων της Άζωτο και
Οξυγόνο στο ενεργειακό φάσμα -3 eV to -5eV. Η ικανότητα δημιουργίας ενός συνεχούς
καλύμματος πάνω στη μεταλλική επιφάνεια μελετήθηκε μέσω της επικάλυψης της
επιφάνειας χαλκού (111) τοποθετώντας δύο μόρια L-γλουταμίνης. Ενεργειακά προτιμητέα
διάταξη βρέθηκε η παράλληλη τοποθέτηση των μορίων σε σύγκριση με την αντί-
παράλληλη διάταξη. Επίσης, παρατηρήθηκαν αλληλεπιδράσεις μεταξύ των μορίων και
κατευθυντικοί υβριδισμοί με το υπόστρωμα υποδηλώνοντας τη σταθερότητα του
καλύμματος. Τέλος, Προσομοίωσεις πρώτων αρχών Μοριακής Δυναμικής
πραγματοποιήθηκαν σε διάφορες διατάξεις της L-γλουταμίνης πάνω στην επιφάνεια
χαλκού (111) υποστηρίζοντας την οριζόντια στοίχιση. Ενδιαφέρον προκαλεί ότι η κάθετη
εναπόθεση της L-γλουταμίνης στην επιφάνεια απαιτεί μόνο 1 psec, σε θερμοκρασία
δωματίου ώστε να περιστραφεί παράλληλα προς το υπόστρωμα.
Τα αποτελέσματα αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία μιας
ανθεκτικής ως προς τη διάβρωση επικάλυψης των επιφανειών χαλκού.
Corrosion of metal surfaces causes financial damages to the industries and environmental pollution. For the protection of surfaces from corrosion, organic non- toxic inhibitors like amino acids have been used. Researches have shown that the inhibitor molecule’s free electron pairs of heteroatoms or the π electrons are readily available to form bonds with the substrate and act therefore as nucleophile centers greatly facilitating in the adsorption processes over the metallic surface. In this thesis a theoretically study has been performed using L-glutamine amino acid as corrosion inhibitor of the Cu (111) surface. Density Functional Theory (DFT) calculations within the SIESTA code have been used to investigate the minimum energy configurations of L-glutamine on Cu (111) surface. Starting from the Cu (111) surface, the L-glutamine was softly deposited according to several possible configurations. For the energetically favoured alignment the electronic properties were evaluated in order to investigate the active site of L-glutamine. Calculations proved that L-glutamine form bonded states with the Cu atoms through its heteroatoms Nitrogen and Oxygen at the energy range from -3 eV to -5eV. The ability of a continues coating on metallic surface was considered through the coverage of Cu (111) super cell with two L-glutamine molecules. The parallel alignment between the two molecules was found energetically favoured compared to the anti-parallel while intermolecular interactions and bonding hybridizations with the substrate were observed denoting the stability of the coating. Finally ab initio Molecular Dynamics simulations were performed on several configurations of L-glutamine on Cu (111) surface supporting the horizontal alignment. Interestingly, the vertical L-glutamine’s adsorption on the surface requires only ~1 psec, at room temperature to rotate parallel to the substrate. These results could be used for the creation of a corrosion resistant coating on Cu surfaces.
Corrosion of metal surfaces causes financial damages to the industries and environmental pollution. For the protection of surfaces from corrosion, organic non- toxic inhibitors like amino acids have been used. Researches have shown that the inhibitor molecule’s free electron pairs of heteroatoms or the π electrons are readily available to form bonds with the substrate and act therefore as nucleophile centers greatly facilitating in the adsorption processes over the metallic surface. In this thesis a theoretically study has been performed using L-glutamine amino acid as corrosion inhibitor of the Cu (111) surface. Density Functional Theory (DFT) calculations within the SIESTA code have been used to investigate the minimum energy configurations of L-glutamine on Cu (111) surface. Starting from the Cu (111) surface, the L-glutamine was softly deposited according to several possible configurations. For the energetically favoured alignment the electronic properties were evaluated in order to investigate the active site of L-glutamine. Calculations proved that L-glutamine form bonded states with the Cu atoms through its heteroatoms Nitrogen and Oxygen at the energy range from -3 eV to -5eV. The ability of a continues coating on metallic surface was considered through the coverage of Cu (111) super cell with two L-glutamine molecules. The parallel alignment between the two molecules was found energetically favoured compared to the anti-parallel while intermolecular interactions and bonding hybridizations with the substrate were observed denoting the stability of the coating. Finally ab initio Molecular Dynamics simulations were performed on several configurations of L-glutamine on Cu (111) surface supporting the horizontal alignment. Interestingly, the vertical L-glutamine’s adsorption on the surface requires only ~1 psec, at room temperature to rotate parallel to the substrate. These results could be used for the creation of a corrosion resistant coating on Cu surfaces.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Metal -- Surfaces, Organic inhibitors, Density Functional Theory
Θεματική κατηγορία
Metal -- Surfaces
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
en
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Όνομα επιβλέποντος
Λέκκα, Χριστίνα
Εξεταστική επιτροπή
Λέκκα, Χριστίνα
Παπαγεωργίου, Δημήτριος
Λοιδωρίκης, Ελευθέριος
Παπαγεωργίου, Δημήτριος
Λοιδωρίκης, Ελευθέριος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία: σ. 61-63
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
63 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States