Stone-Wales kusuru içerisindeki farklı bölgelere azot atomu katkılandırmanın grafenin mekanik özelliklerine etkisinin moleküler dinamik simülasyon metodu ile incelenmesi

Özet

Bu çalışmada, moleküler dinamik (MD) simülasyon metodu ile 9,73 nm × 6,76 nm boyutlarındaki grafenin, Stone-Wales (SW) kusuru içerisinde, dört farklı bölgede azot (N) atomu ile katkılandırılmasının mekanik özellikler (elastisite modülü, çekme dayanımı ve kopma gerinimi) üzerindeki etkisi incelenmiştir. İlk olarak çeşitli konsantrasyonlardaki SW kusuru ve N atomu katkılandırılması ayrı olarak ele alınmış ve grafenin mekanik özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. SW kusuru ve N atomu katkılandırılmasının konsantrasyonları artınca grafenin mekanik özellikleri kademeli olarak azalmaktadır. N atomu katkılandırılması SW kusuruna göre grafenin elastisite modülü üzerinde oldukça az bir etkiye sahiptir. Farklı konsantrasyonlarda SW kusuru içerisindeki dört farklı bölgede N atomu katkılandırılması incelendiğinde, SW kusurunun merkez bölgesinde gerçekleştirilen katkılandırma (1. ve 2. bölge) kenar bölgelere (3. ve 4. bölge) göre daha yüksek mekanik özellikler göstermektedir. Aynı zamanda, %2,5 N ve %5 SW konsantrasyon değerine kadar, SW kusurunun içerisinde 1. bölgede gerçekleştirilen N atomu katkılandırılması rastgele olarak gerçekleştirilen N atomu katkılandırması ve SW kusuruna göre daha iyi mekanik özellikler göstermektedir