Bazı MXene yapılarının organik moleküllerle etkileşmesinin incelenmesi

MXene materyalleri olarak bilinen geçiş metali karbür, nitrür veya karbonitrürler iki boyutlu malzeme ailesinde, son yıllarda, özellikle uygulamalarının geniş bir yelpazeye dağılması sebebiyle ilgi odağı olmuştur. 2011 yılında sentezlendikten bu yana, bu yapıların özellikleri lityum iyon pilleri, süper kapasitörler, katalizörler, fotokatalizler, alan etkili transistörler ve biyomedikal gibi çeşitli uygulama alanları açısından araştırılmaktadır. Ancak, biyomedikal alanındaki uygulamalarda bu tür malzemelerin kullanılması için detaylı teorik ve deneysel çalışmalara gereksinim vardır. Bu nedenle, grafen benzeri yeni nesil malzeme olarak kabul edilen ve biyomedikal uygulamalar için önemli olan hidrofilik özelliğe sahip MXene malzemeler ile nörotransmitter bazı küçük biyolojik moleküllerin etkileşmelerinin fiziksel ve kimyasal detaylarının araştırılması, bu alandaki uygulamaların gelişmesi için anahtar görevi üstlenecek nitelikte olacaktır. Bu tez kapsamında, yukarıda bahsedilen nedenlerden dolayı, iki boyutlu MXene'lerin (Ti3C2 ve Ti2C), nörotransmitter moleküller (dopamin, glisin, serin ve glutamat) ile atomik boyutta etkileşmeleri ilk prensiplere dayalı yoğunluk fonksiyonel teorisi (YFT) hesaplamaları ile incelenmiştir. Bu incelemelerin sonucunda elektronik, manyetik ve optik özellikleri belirlenerek biyomedikal uygulamalar için önemli bilgilerin elde edilmesi hedeflenmiştir. Yapılan hesaplamalar neticesinde ilk olarak, seçilen MXene yapılarının kararlılığı fonon eğrileri ve sıcaklığa bağlı moleküler dinamik hesapları ile test edilmiş ve 300 K ve 500 K sıcaklıkta yapıların bozulmadan kararlı hallerini koruduğu bulunmuştur. Elektronik özelliklerine dair yapılan hesaplar sonucunda her iki yapının da manyetik metal olarak davrandığı bulunmuştur. Seçilen MXene yüzeyleri ile moleküllerin etkileşimi incelenmiş ve dopamin molekülünün Ti3C2 yüzeyine 6.05 eV'lik bağlanma enerjisi ile tutunduğu; ancak dopamin, glutamat, glisin ve serin moleküllerinin Ti2CF2 yüzeyi ile arasındaki etkile¸simin 0.504 ile 0.743 eV arasında fiziksel etkileşme olduğu, kimyasal bağlanma gerçekleşmediği belirlenmiştir.