Multiscale modeling and simulations of polyelectrolyte multilayers and polyelectrolyte complexes
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ERHAN ÖZDEMİR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Gülay Ertaş
Eş Danışman: Erol Yıldırım
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Polielektrolitler (PE'ler), iyonlaşabilen fonksiyonel gruplar içeren ve bir çözücü içerisinde iyonlaşabilen bir polimer çeşididir. Polielektrolitler, miseller ve boş küreler gibi nanoyapılarda kendiliğinden bir araya gelme davranışları sergileyebilir ve bu yapılar ilaç salımı, sensörler, elektronikler ve akıllı kaplamalar gibi çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Katman katman kaplama (LbL) tekniği ile PE'ler kullanılarak farklı uygulama alanları için istenen şekil ve özellikte malzemelerin üretimi de mümkündür. Polielektrolitler birçok farklı alanda kullanılmaları bakımından önem arz etmektedir. Bu nedenle, polielektrolitlerin moleküler seviyedeki davranışlarının anlaşılması, pratikteki uygulamaları için önemlidir. Bu tez çalışmasında geniş bir bakış açısıyla, farklı ölçeklerdeki hesaplamalı yöntemlerin avantajları, moleküler seviyede üç farklı uygulamada polielektrolitlerin rolünün daha iyi anlaşılması için bir arada kullanıldı. Tezin ilk bölümünde, tüm atomlu (AA) ve kaba taneli (CG) moleküler dinamik (MD) simülasyonları kullanılarak ile Yüzeyde Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi (YGRS) uygulamalarında çok katmanlı polielektrolitler (PEM) alttaş olarak kullanılmak üzere modellendi. Bu PEM'lerin, yapısal özellikleri, polielektrolitin türü ve katman sayısının YGRS alttaşlarında kullanılan analit moleküllerin dağılımı ve nanoparçacıkların hareketliliği üzerinde etkili olduğu gösterildi. Bu durum uygun alttaşın hazırlanması amacıyla yüzey morfolojisini ayarlanak için PEM'lerin uygun adaylar olduğunu göstermektedir. İkinci bölümde, PEDOT:PSS'in iletkenliğine asit ve çözücünün etkisi temel ilke hesaplamaları ve MD simülasyonları ile çalışıldı. Bu bölümdeki en önemli bulgu, PEDOT kristal yapılarda katkı olarak kullanılan HSO4- anyonlarının PEDOT zindirleri arasına kusursuz bir şekilde dağılımıdır ki bu, iletkenliği artıran bir parametre olabilir. Bununla birlikte, iletkenliği artırabilecek etki bir mekanizması olarak, yalıtkan PSS-H ve PSS-Na tabakalarının çözücü tarafından uzaklaştırıldığı gösterilmiştir. Son uygulamada, motor yağı ortamında tortu birikimi detaylı bir şekilde ve literatürde ilk defa modellenmiştir. Tortu modelinin bileşenleri arasındaki etkileşimler temel ilke hesaplamaları ile hesaplandı ve tortu oluşumunu kontrol etmede deterjan ve dispersanların tortu dağıtıcı rolü AA ve CG MD simülasyonları ile gösterildi.