Suyun özelliklerinin teorik bir çalışması: Moleküler kümelerden sıvı yapıya

Abstract

Tezde iyonik sıvılarda iyonlar arası ayrıntılı etkileşmeleri içeren Akdeniz-Tosi potansiyel modeli ele alınacak ve bu model için yazılmış olan bir molekül dinamiği programı ile su molekülü için oksijen ve hidrojen atomları arasındaki bağ uzunluğu, moleküller arası açı ve frekans değerleri moleküler simülasyon hesaplamaları incelenecektir. İkili etkileşmeler için kullandığımız bu potansiyel model ile su molekülünün, polarizasyon etkileşmelerinin yer aldığı durumdaki, monomer, dimer, trimer ve tetramer yapılarının denge yapılarının özellikleri tezimizde hesaplanacaktır. Ayrıca tezimizde üçlü etkileşmeler için geliştirilen Akdeniz-Tosi potansiyelindeki üçlü-etkileşme teriminin ilavesiyle yenilenmiş potansiyel kullanılarak su molekülünün monomer, dimer, trimer ve tetramer yapıları için bağ uzunluğu, bağ açıları ve frekans değerleri bulunacaktır. Böylece tetramerler üzerinde bulunan değerlerle suyun yerel yapısı hakkında kantitatif bir değerlendirme yapılacaktır. Ve tezin sonunda her iki potansiyel modeli kullanılarak bulunmuş simülasyon sonuçlarının farklılık değerlendirmeleri yapılacak ve bu sonuçlar su molekülleri için yapılmış olan mevcut ab-initio sonuçları ve deneysel verilerle bir karşılaştırması yapılacaktır. Böylece, polarizasyon etkileşmelerini içeren Akdeniz-Tosi potansiyel modelinin üçlü etkileştirmeler için geliştirilmiş halinin deneysel verilerle uyumluluğu ve gerçek sistemlerdeki yapısal hesaplamalara katkılar sağlayabileceği ayrıntılı incelenmiş olacak.

Akdeniz-Tosi potential model which includes interionic detailed interactions in ionic liquids will be covered in this thesis, and bond distance in oxygen and hydrogen atoms, angle among the molecules and frequency values for water molecule simulation calculations will be analyzed with a molecular dynamics software which is developed for this model. Two-body interaction potential model that we use for water molecules which contain polarization interaction, monomer, dimer, trimer and tetramer structures of the balance structure features will be calculated in the thesis. Besides, by using renovated Akdeniz-Tosi potential model which is developed for three-body interactions, with the addition of three body interaction term, bond length, bond angles and frequency values of water molecule's monomer, dimer, trimer and tetramer structures will be obtained. Thus, with the values which are found on tetramers, quantitative evaluation will be performed about local structure of water. As a conclusion of the thesis, simulation results derived from the two potential models will be differentiated, and these results will be compared to the current ab-initio results and experimental data for water molecule. Thus, compatibility with experimental data and benefits to structural calculations of real systems will be analyzed in details for Akdeniz-Tosi potential model which includes polarization and is developed for three-body interactions.