Bazı MXene yapılarının organik moleküllerle etkileşmesinin incelenmesi

Abstract

MXene materyalleri olarak bilinen geçis¸ metali karbür, nitrür veya karbonitrürler iki boyutlu malzeme ailesinde, son yıllarda, özellikle uygulamalarının genis¸ bir yelpazeye da˘gılması sebebiyle ilgi oda˘gı olmus¸tur. 2011 yılında sentezlendikten buyana,buyapılarınözelliklerilityumiyonpilleri,süperkapasitörler,katalizörler, fotokatalizler,alanetkilitransistörlervebiyomedikalgibiçes¸itliuygulamaalanları açısından aras¸tırılmaktadır. Ancak, biyomedikal alanındaki uygulamalarda bu tür malzemelerin kullanılması için detaylı teorik ve deneysel çalıs¸malara gereksinim vardır. Bu nedenle, grafen benzeri yeni nesil malzeme olarak kabul edilen ve biyomedikal uygulamalar için önemli olan hidrofilik özelli˘ge sahip MXene malzemeler ile nörotransmitter bazı küçük biyolojik moleküllerin etkiles¸melerinin fizikselvekimyasaldetaylarınınaras¸tırılması,bualandakiuygulamalarıngelis¸mesi için anahtar görevi üstlenecek nitelikte olacaktır. Bu tez kapsamında, yukarıda bahsedilen nedenlerden dolayı, iki boyutlu MXene’lerin (Ti3C2 ve Ti2C), nörotransmitter moleküller (dopamin, glisin, serin ve glutamat) ile atomik boyutta etkiles¸meleri ilk prensiplere dayalı yo˘gunluk fonksiyonel teorisi (YFT) hesaplamaları ile incelenmis¸tir. Bu incelemelerin sonucunda elektronik, manyetik ve optik özellikleri belirlenerek biyomedikal uygulamalar için önemli bilgilerin elde edilmesi hedeflenmis¸tir. Yapılan hesaplamalar neticesinde ilk olarak, seçilen MXene yapılarının kararlılı˘gı fonon e˘grileri ve sıcaklı˘ga ba˘glı moleküler dinamik hesapları ile test edilmis¸ ve 300 K ve 500 K sıcaklıkta yapıların bozulmadan kararlı hallerini korudu˘gu bulunmus¸tur. Elektronik özelliklerine dair yapılan hesaplar sonucunda her iki yapının da manyetik metal olarak davrandı˘gı bulunmus¸tur. Seçilen MXene yüzeyleri ile moleküllerin etkiles¸imi incelenmis¸ ve dopamin molekülünün Ti3C2 yüzeyine 6.05 eV’lik ba˘glanma enerjisi ile tutundu˘gu; ancak dopamin, glutamat, glisin ve serin moleküllerininTi2CF2 yüzeyiilearasındakietkiles¸imin0.504ile0.743eVarasında fiziksel etkiles¸me oldu˘gu, kimyasal ba˘glanma gerçekles¸medi˘gi belirlenmis¸tir.