Μελέτη της εναπόθεσης μορίων νερού στην επιφάνεια χαλκού (111) με υπολογισμούς πρώτων αρχών
| dc.contributor.author | Ζέγκος, Μάνος | el |
| dc.date.accessioned | 2020-12-07T08:28:15Z | |
| dc.date.available | 2020-12-07T08:28:15Z | |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/30372 | |
| dc.identifier.uri | http://dx.doi.org/10.26268/heal.uoi.10258 | |
| dc.rights | Default License | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Υδροφιλία | el |
| dc.subject | Υδροφοβία | el |
| dc.subject | Ηydrophilicity | en |
| dc.subject | Ηydrophobicity | en |
| dc.title | Μελέτη της εναπόθεσης μορίων νερού στην επιφάνεια χαλκού (111) με υπολογισμούς πρώτων αρχών | el |
| heal.abstract | 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 |
| heal.abstract | The hydrophilicity, the hydrophobicity as well as the related antifouling capability of the metallic surfaces have various technological applications like corrosion, heterogeneous catalysis, biological sensors, etc. Studies have shown that the characterization of a metallic surface as hydrophilic or hydrophobic is correlated with the number of metal's d-electrons which are responsible for the binding of water molecules to the surface, strengthening in that way the surface's hydrophilicity. In this thesis a theoretically study, with Density Functional Theory, has been performed for the behavior of several water molecules structures adsorbed on Cu (111) using SIESTA code. The energetically favored H2O site was found to be the “On top” where the O lays over a Cu surface atom, due to the lowest binding energy and the shorter O-Cu bond length. The second favored relax site was the bridge one, followed by the hcp and the fcc positions with total energy differences up to 0.2eV. The cases of H2O dimmer, trimmer and hexamer follow the same behavior. In particular the hexamer with the 2d structure (Cyclic) prefers the On top site compared to the 3d prism and cage ones. These results indicate that the H2O clusters may prefer the 2d coating compared to the 3d and can be used for the design of a hydrophilic Cu-based surface coating. In addition, calculations proved that water structures form bonded states with the Cu atoms through their heteroatom Oxygen at the energy range mainly from -4 eV to -5.5 eV. Furthermore, close to the Fermi level we mainly noticed antibonding hybridizations between the water molecules and the substrate. Finally ab initio Molecular Dynamics simulations were performed on hexamer structures. The results reveal the collapse of 3d structures into 2d while the Cyclic structure remained upon temperature raise. DFT-Molecular Dynamics at room temperature are in line with the DFT static calculations. | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | |
| heal.access | free | |
| heal.advisorName | Λέκκα, Χριστίνα | el |
| heal.bibliographicCitation | Βιβλιογραφία: σ. 80-85 | el |
| heal.classification | Μοριακή δυναμική | |
| heal.committeeMemberName | Λέκκα, Χριστίνα | el |
| heal.committeeMemberName | Λοιδωρίκης, Ελευθέριος | el |
| heal.committeeMemberName | Παπαγεωργίου, Δημήτριος | el |
| heal.dateAvailable | 2020-12-07T08:29:16Z | |
| heal.fullTextAvailability | true | |
| heal.language | el | |
| heal.numberOfPages | 84 σ. | |
| heal.publicationDate | 2016 | |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών | el |
| heal.type | masterThesis | |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
Αρχεία
Πρωτότυπος φάκελος/πακέτο
1 - 1 of 1
Φόρτωση...
- Ονομα:
- Μ.Ε. ΖΕΓΚΟΣ ΜΑΝΟΣ 2016.pdf
- Μέγεθος:
- 4.54 MB
- Μορφότυπο:
- Adobe Portable Document Format
- Περιγραφή:
Φάκελος/Πακέτο αδειών
1 - 1 of 1
Φόρτωση...
- Ονομα:
- license.txt
- Μέγεθος:
- 1.71 KB
- Μορφότυπο:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Περιγραφή: