Küçük kümelerin yapıları, dinamiği ve termodinamiği
Az sayıda (3-1000) parçacıktan oluşan kümeler(cluster) bir anlamda nanosistemlerin atalarını oluşturmaktadır. Bu parçacıkların en önemli özelliği, yüzeylerinin göreceli olarak büyük olmaları nedeniyle, fiziksel özelliklerinin parçacık sayısı ile değişmesidir. Bir yoğun maddenin özellikleri miktardan bağımsız iken, kümelerde parçacık sayısının bir artması bile tamamıyla farklı bir davranış gösterebilmektedir. Özellikleri etkileyen ikinci bir faktör de doğal olarak, parçacıklar arası etkileşmelerdir. Bizim uzun zamandır süre gelen çalışmalarımız farklı etkileşme potensiyelleri ile oluşan kümelerin kararlılıkları, izomerleri, geçiş halleri gibi yapısal özellikleri, kaotik davranış, erime mekanizmaları gibi dinamik göstergeleri ve ısı kapasiteleri gibi termodinamik özellikleri üzerine odaklanmaktadır. Kullanılan teknikler istatistik termodinamiğin ana yöntemleri olan optimizasyon, Monte Carlo ve Moleküler Dinamik simülasyonlarıdır.
Aynı yükteki parçacıkların harmonik bir tuzak içerisinde hapsi ile oluşan bir Coulomb kümesi.
Anizotropik bir tuzak içerisinde oluşan farklı yapılar.
Örnek yayınlar:
- F.CALVO, E.YURTSEVER and D.J.WALES, “Energy landscapes of ion clusters in isotropic qudrupolar and octupolar trap”, J.Chem.Phys. 136, 024303 (2012)
- E.YURTSEVER, E.D.ONAL and F.CALVO, “Structure and dynamics of ion clusters in linear octupole traps”, Phys.Rev.A, 83, 053427 (2011)
- F.CALVO and E.YURTSEVER, “Composition induced structural transitions in mixed rare-gas clusters”, Phys.Rev.B 70, 45423 (2004)
- E.YURTSEVER, “Measuring chaos in rotating clusters”, Comp.Phys.Comm. 145, 194 (2002)
Kuantum kimyasal yöntemlerle zayıf etkileşmelerin incelenmesi
Kuantum kimyası, gelişen bilgisayar teknolojileri ile artık pek çok kimyasal tepkime mekanizmasını araştıracak bir düzeye gelmiştir. Bununla beraber hala çözümü zor olan problemler bulunmaktadır. Örneğin atom sayılarının fazlalığı nedeniyle biyolojik sistemlerle hesap yapmak zordur. Diğer kritik bir saha da zayıf etkileşmelerdir. Normal bir kimyasal bağın uzunluğu 1.0-1.5 angstrom arasında değişirken bazı önemli kompleks oluşumlarda bu mesafe 3-4 angstroma kadar çıkmaktadır. Çok kullanılan ve fazla hesap zamanı gerektirmeyen yoğunluk-fonksiyonel-teori (DFT) gibi hesaplar ise bu uzaklıklardaki etkileşmeleri doğru hesaplayamamaktadır.
Bizim çalışmalarımızın ikinci bir grubu da göreceli olarak zayıf olan hidrojen bağı, π-yığılması ve van der Waals komplekslerinin etkileşmelerinin anlaşılması üzerinedir. Hidrojen bağının polimer morfolojisine etkisi, poliaromatik hidrokarbonların oluşturduğu komplekslerin yapıları ve helyum damlacıkları içerisinde hapsedilen safsızlıkların helyum atomları ile etkileşmeleri araştırılan konular arasındadır.
K+ iyonun helyum damlacığı içerisinde çözünmesi.
Örnek yayınlar:
- M.TACCONI, F.A.GIANTURCO, E.YURTSEVER and D.CARUSO, “Cooling and quenching of 24MgH+(X1∑+) by 4He(1S) in a Coulomb trap: A quantum study of dynamics. Phys.Rev.A84, 013412 (2011)
- E.YURTSEVER, “Stacking of triphenylene: Characterization of the potential energy surface”, Theo. Chem. Acc 127, 133 (2010).
- F.MARINETTI, E.YURTSEVER and F.A.GIANTURCO, “HCHO in cold quanum solvent: Size and shape of its “bubbles” in 4He droplets from stochastic simulations”, J.Phys.Chem.A, 114, 9725-9732 (2010)
- E.YURTSEVER, “π-stack dimers of small polyaromatic hydrocarbons: A path to the packing of graphenes”,J.Phys.Chem.A 113, 924 (2009)