Au, Ag, Cu Metalleri yüklenmiş bor-nitrür nanotüp yapılarının etilen oksit adsorpsiyonu ve gaz sensörü için kullanılabilirliğinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ile incelenmesi - Dolmaseven, Selin
Etilen oksit (EO ve EtO şeklinde kısaltılır, C2H4O formülüne sahiptir.) 1859 yılında keşfedilen renksiz, yanıcı, suda oldukça kolay şekilde çözünen, eter benzeri tatlı bir kokuya sahip zehirli bir gazdır. Özellikle etilen oksit buharına maruz kalan canlılarda kısa süreli cildi, gözleri ve solunum sistemini tahriş eder, alerjik reaksiyonlara sebep olabilir, yanıklar oluşturabilir, bulantı ve kusmaya neden olur ve merkezi sinir sistemine etki eder. Özellikle DNA'ya zarar verme yönü ile insanlarda kalıcı hastalıklara sebebiyet vermesi gibi nedenlerle tespiti oldukça önemlidir. Bor'un amonyak ve azot ile yüksek sıcaklıklarda bor nitrür (BN) oluşturacak şekilde reaksiyona girmesiyle bor-nitrür nanotüpler (BNNT) elde edilir. Yapısal özelliklerinin yanında mekaniksel özellikleride oldukça gelişmiştir. BNNT'ler yarı iletkendir, oksidasyon direnci yüksektir, küçük boyutludurlar, çalışmak için oldukça az güce ihtiyaç duyarlar, yüksek algılama kapasitesileri vardır ve üretimi düşük maliyetli olması gibi birçok sebep gaz sensörü olarak kullanılmasında etkendir. Bu özellikleri ile gaz sensörü kullanımı dışında daha farklı kullanım alanlarıda vardır. Bu çalışmada, Au, Ag ve Cu metal atomları yüklenmiş BNNT yapılarının etilen oksit adsorpsiyonu ve gaz sensörü için kullanılabilirliği Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ile incelenmiştir. DFT hesaplamaları, değişim ve korelasyonun etkilerini hesaba katan WB97XD (dağılım dâhil) hibrit yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Metal atomları, BNNT'nin hem B hem de N atomlarına yüklenmiştir. Etilen oksit adsorpsiyonundan sonra adsorpsiyon enerjilerinin tümü yapılarda negatif değerler olarak hesaplanmıştır. Adsorpsiyon enerjisi ve adsorpsiyon entalpi değerleri sırasıyla -25,2 kcal/mol ve -8,2 kcal/mol değerlerine ulaşmıştır. Adsorpsiyon reaksiyonlarının yapılar üzerinde kendiliğinden oluşabileceğini gözlemlenmiştir. Etilen oksit molekülünden BNNT yapılarına yük aktarımı gerçekleşmiştir. Sonuç olarak Au katkılı BNNT, oda sıcaklığında etilen oksit molekülü için hem elektronik sensör hem de iş fonksiyonlu tip gaz sensörü olarak kullanılabilir. RDG analizi sonucu haritada oluşan yeşil renkler dağılım haritalarındaki sıfıra yakın bölgeler Van der Waals etkileşimleri gösterir. Bu bilgi doğrultusunda haritaralar incelendiğinde EO adsorbe edilmiş BNNT yapılarında Van der Waals etkileşimlerinin etkisinden söz edilebilir. Yapılarda genel olarak N atomu yerine yüklenmiş metal atomlu yapıların, B atomu yerine katkılı yapılara göre duyusal özelliklerin çok daha iyi çalıştığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak Au katkılı BNNT, oda sıcaklığında etilen oksit molekülü için hem elektronik hem de iş fonksiyonlu tip gaz sensörü olarak kullanılabilir.