Yoğunluk fonksiyonu teorisi
Bu konu başlığı altında 65 tez
Lityum doplamalı Galyum topaklarının incelenmesi
Bu çalışmada GanLi (n = 1?13) topaklarının geometrik yapıları, kararlılıkları ve elektronik özellikleri Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ile incelenmiştir. GanLi (n = 9?13) topakları Gan (n = 9?14) topaklarına göre daha kararlıdır. GanLi (n = 3?13) topaklarının elde edilen en düşük enerjili geometrik yapılarda Li atomu tepe ya da yan pozisyonu tercih etmektedir. İkinci-dereceden enerji farkı, ayrışma enerjisi ve HOMO-LUMO enerji aralık hesaplamalarına göre çalışılan topaklar içerisinde Ga7Li, Ga9Li ve Ga11Li topakları daha kararlıdır. Ga-Li' un ortalama bağ uzunluğu başlangıçta artarken n = 4 den sonra azalma göstermekte ve n = 8 den sonra ise yaklaşık olarak sabit kalmaktadır. Bu ortalama bağ uzunluğunun n = 4 den sonra ki değişimi topaklarda ki yüzey etkisinden kaynaklanmaktadır.
Investigation of thermodynamic properties of favipiravir and ribavirin molecular structures used in the treatment of Covid-19 and their interaction with dna bases by DFT
Different properties of the molecular structures of favipiravir and ribavirin, which are used in the treatment of SARS-CoV-2 and also needed in the treatment of coronavirus disease (COVID-19) in recent years, have been investigated using Density Functional Theory (DFT) B3LYP/6-311G(d, p) and 6-311+G(d, p) methods. The geometrical optimization of the molecular structures of favipiravir and ribavirin was made in the ground state, gas, and water solvent environments, the bond parameters were obtained and the theoretical results were compared with the values in the literature. By obtaining molecular orbital energy values from energy calculations, global reactivity parameters such as electron affinity, electronegativity, chemical potential, chemical hardness, softness, and electrophilicity index were obtained for both environments. The interactions between adenine, guanine, cytosine, and thymine DNA bases and the molecular structures of favipiravir and ribavirin were investigated in water with the help of two parameters such as ΔN (charge transfer) and ECT (electrophilicity-based charge transfer) using global reactivity values. By using the optimized molecular structures of favipiravir and ribavirin, ground state frequency calculations were made for both environments, and thermodynamic properties of molecular structures such as entropy, enthalpy, heat capacity, zero point vibration energy, and Gibbs free energy were investigated.
(3-aminometilpiridin)-salisiliden Schiff bazının spektroskopik ve bazı elektronik özelliklerinin DFT metoduyla incelenmesi
Bu tez çalışmasıda, (3-aminometilpiridin)-salisiliden Schiff bazı molekülünün yapısal, spektroskopik ve elektronik özellikleri B3LYP/6-311G++(d,p) düzeyinde Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) kullanarak incelendi. Moleküler geometri, bağ uzunlukları, titreşim modları ve elektronik özelliklere ilişkin teorik öngörüler, özellikle heteroatomik bağları içeren karmaşık yapıların modellenmesinde, deneysel verilerle güçlü bir uyum göstermektedir. Titreşimsel analiz, FT-IR spektrumunda temel fonksiyonel gruplara karşılık gelen pikler belirlemiş ve teorik frekansların deneysel değerlerle yakından örtüştüğü ortaya konulmuştur. NMR analizi, sübstitüentlerin ve elektronik etkilerin vurgulandığı detaylı kimyasal kayma verileri sağlayarak deneysel bulgularla uyum göstermektedir. HOMO-LUMO analizi, büyük bir enerji aralığını (4,9353 eV) ortaya koyarak yüksek kararlılık ve orta düzeyde reaktiviteye işaret etmektedir. İyonizasyon potansiyeli ve kimyasal sertlik gibi elektronik tanımlayıcılar, molekülün elektron kaybına karşı direncini ve orta dereceli elektrofilik doğasını doğrulamaktadır. Doğrusal olmayan optik (NLO) özellikler, polarizabilite ve hiperpolarizabilite ile değerlendirilmiş ve çalışılan molekül üre gibi referans malzemelere kıyasla yüksek çizgisel olmayan optik özellik gösterdiği saptanmıştır. Moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) haritası, oksijen ve azot atomlarının elektrofilik merkezler, hidrojen atomlarının ise nükleofilik bölgeler olarak öne çıktığı reaktif bölgeleri vurgulamaktadır. Bu bulgular, Schiff bazı moleküllerinin karakterizasyonunda DFT yöntemlerinin doğruluğunu teyit etmektedir. Ayrıca, teorik ve deneysel yaklaşımları birleştirerek bu moleküllerin optoelektronik, doğrusal olmayan optik ve biyokimya alanlarındaki potansiyelini vurgulamakta ve ileri uygulamalar için yeni fırsatlar sunmaktadır.
Bazı sülfa ilaçlarının sentezi, karakterizasyonu, ADME özelliklerinin incelenmesi
ADME çalışmaları; bileşiklerin ilaç adayı olabilmesi için sahip olması gereken farmakolojik ve toksikolojik özelliklerinin hesaplanmasını sağlayarak ilaç olup olamayacakları konusunda bir öngörüde bulunmamızı sağlamaktadır. İlaç tasarımına yönelik hesaplamalı yaklaşım, bileşiklerin çeşitli moleküler analizlere tabi tutulma süresini ve maliyetini azaltmada fayda sağlamaktadır. Bu çalışmada, furan-2- karboksaldehit bütansülfonilhidrazon (L1), 5-metil-2-furaldehit bütansülfonil hidrazon (L2), 2-asetilfuran bütansülfonil hidrazon (L3) ve 2-asetil-5-metilfuran bütansülfonil hidrazon (L4) olmak üzere dört sülfonamid türevi Schiff bazı sentezlenerek yapıları element analizi, 1H NMR, 13CNMR, FT-IR ve LCMS yöntemleri ile aydınlatılmıştır. Ligandların yapı aydınlatmasında kulanılan NMR kimyasal kaymaları ayrıca DFT/B3LYP/6-31G** (d, p) /GIAO metoduyla da hesaplanarak işaretleme yapılmış ve deneysel verilerle kıyaslanmıştır. Bileşiklerin HOMO-LUMO enerjileri ve çeşitli elektronik parametreleri DFT/B3LYP/6-31G** (d, p) metodu ile hesaplanmış ve ligandların reaksiyona girme eğilimleri ve biyolojik ajanlarla etkileşimleri araştırılmıştır. Ligandların çizgisel olmayan optik özellikleri (NLO) ise DFT/B3LYP/6-311G**(d, p) metoduyla hesaplanmıştır. Hesaplanan NLO özelliklerine göre bileşikler referans madde olan üreye göre 6,01-12,57 kez daha büyük etki göstermiştir. Çalışmada ayrıca bu bileşiklerin ilaç olabilme özelliklerinin hesaplandığı ADME çalışmaları yapılmıştır. Sonuçlara göre, Schiff bazı ligandlarının insiliko ADME özelliklerini sağlayarak ilaç olabilme potansiyeline sahip olduğunu gösterdiği görülmüştür.
Investigation of spectroscopic and electronic properties of N,N'-pentamethylenebis(p-toluenesulfonamide) (PTSPEN) by DFT method
Sulfonamides are synthetic antibacterial chemicals and broad-spectrum antibiotics that are effective against a variety of bacteria, primarily gram-positive and gram negative bacteria. This resulted in a substantial decline in bacterial-based disorders. Diseases that spread throughout the body are often treated with sulfonamides. In this work, the chemical structure of N,N'-pentamethylenebis(p-toluenesulfonamide) (ptspen) schiff base was determined using FT-IR, 1H-NMR and 13C-NMR spectroscopic methods by theoretically. Based on the calculations for vibration frequencies, 1H-NMR, and 13C-NMR, it was evident that the theoretical values and actual values were comparable. HOMO-LUMO molecular orbital energies, nonlinear optical characteristics such as polarizability, hyper polarizability (NLO), and molecular electrostatic potential (MESP) of N,N'-pentamethylenebis(p toluenesulfonamide) (ptspen) compound were also investigated. The total first static hyperpolarizability value of the studied compound is approximately 4.14 times greater than that of urea (1543.8x10-33 esu). This result showed us that the compound has small nonlinear optical activity. In this study, all calculations were performed with the DFT/B3LYP/6-311++G (d, p) level of theory in conjunction with the Gaussian 09 and Gauss View 5.0 package programs.
Bazı yeni Schiff bazı moleküllerinin sentezi karakterizasyonu spektroskopik özelliklerinin deneysel ve kuramsal incelenmesi
Schiff bazları günümüze kadar kimya, biyoloji, eczacılık ve tıp gibi alanlarda dikkat çeken kimyasal bileşikler grubudur ve aldehit veya keton varlığında birincil aminler ile reaksiyon sonucunda elde edilirler. İki basamakta gerçekleşen Schiff bazı bileşiği sentezlerinin ilk basamağı, karbonil karbonunun ve primer aminin kondenzasyonu, ikinci basamağı ise ilk basamakta oluşan bu ara ürün üzerinden imin bileşiği oluşumudur. Bu çalışmada ilk olarak 2-Asetonaftanon, 1-(2-Bromofenil)etanon, 1-(3,5-di-tert-butil-2-hidroksifenil)etan-1-on bileşiklerinin etanol çözeltisinde, zayıf asit katalizör varlığında izoforondiamin bileşiği ile reaksiyonundan üç tane yeni Schiff bazı ligandı sentezlenmiştir. Çalışmanın temel amacı, sentezi öngörülen yeni bileşiklerin deneysel olarak sentezlenmesi ve bu bileşiklerin yapılarının doğru bir şekilde aydınlatılarak, moleküllerin deneysel, kuramsal spektroskopik özelliklerinin karşılaştırılması ile beraber elektronik, kimyasal potansiyel, bağ uzunluğu, bağ açıları, elektronegatiflik gibi bazı fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesidir. Elde edilen moleküllerin İTK ve IR, NMR, UV-Gör bölge spektroskopi teknikleri kullanılarak yapıları aydınlatılmıştır. Karbonil bileşiğinden Schiff bazına geçiş, reaksiyon sırasında ince tabaka kromotografisi ile belirli aralıklarla gözlemlenebilirken, IR spektrofotometresinde ise en belirgin özelliklerden biri karbonil bileşiklerindeki (C=O) grubuna ait spesifik 1680 ~ 1720 cm -1 karbonil bandının yerini imin grubu (C=N) 1550 ~ 1650 cm -1 bandı alarak karbonil grubuna ait bandın kaybolduğunun görülmesidir. NMR ve UV-Gör bölge yöntemlerinde de imin grubuna ait literatüre dayanan belirgin özellikler tespit edilebilmektedir. Sentez çalışmalarının ve deneysel analizlerin tamamlanmasından sonra ikinci aşama olarak sentezlenen moleküllerin kuramsal hesaplamalarına geçilmiş, bu hesaplamalar için Gaussian 09 paket programı Yoğunluk Fonksiyonel Teoremi (YFK) kullanılarak literatürde organik moleküller için en uygun olduğu bilinen B3LYP metodu ile 6-311++G (d, p) taban kümesi seçilmiştir. Sentezlenen moleküllerin spin çokluğu, toplam yük sıfır alınarak singlet olarak belirlenmiş ve kararlı moleküllerin optimizasyonları yapılarak diğer kuramsal hesaplar bu yapılar üzerinden gerçekleştirilmiştir. Schiff bazlarına ait IR, 1H-NMR, 13C-NMR, UV-Gör bölge spektroskopileri ile bağ uzunlukları, bağ açıları, elektrostatik potansiyel, HOMO-LUMO değerleri, doğal bağ orbital atomik yükleri ile kimyasal parametreler gibi bazı fizikokimyasal özellikleri hesaplanarak deneysel verilerle karşılaştırılıp yorumlanmıştır.
Bazı kuazi moleküler yapıların (SrTiO3-SrZrO3) elektronik band yapısı ve optik özelliklerin temel prensip yöntemlerle incelenmesi
Bu tezde, genelleştirilmiş gradyent yaklaşımı (Generalized Gradient Approximation "GGA") altında yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ve ab-initio pseudo-potansiyel yöntem kullanılarak, ABO3 (SrTiO3) ve (SrZrO3) -tipi üçlü bileşiklerin kübik Pm3m (No:221) fazda yapısal (örgü parametreleri ve atomik pozisyonları), elektronik bant yapıları, toplam durum yoğunlukları (DOS) ve optik özellikleri incelendi. Elde edilen elektronik bant yapısı, SrTiO3 ve SrZrO3 kristallerinin dolaylı yasak bant aralığına sahip olduğunu ve Brillouin bölgesinin SrTiO3 için 2.3134 eV değerle R-? noktasında ve SrZrO3 için 3.5702 eV değerle R-? noktasında olduğunu göstermektedir. Her iki kristal için foton-enerjisine bağlı olarak dielektrik fonksiyonları ve kırılma indisi, enerji kayıp fonksiyonu ve yansıtıcılık gibi optik özellikler scissor yaklaşımı altında hesaplandı. Ayrıca valans elektronların etkin sayısı ve etkin optik dielektrik sabiti gibi önemli optik parametreler hesaplandı. Aynı zamanda literatürde mevcut olan deneysel ve teorik verilerle karşılaştırma yapıldı. Kullandığımız metod ile kristallerin özelliklerinin oldukça doğru bir şekilde belirlendiği görüldü.
Investigation of doping effects on physical properties of carbon nanotubes
We prepared the contents of this thesis in three stages. The first stage, we examined the single-walled carbon nanotubes geometric structures and how they were obtained. The second stage, we examined the electronic band structures, total density of states and electron density of some the graphene and nanotubes which we selected according to the geometric structures, using density functional theory (DFT) and ab-initio pseudo-potential method. In the last stage, we observed the doping effects on a nanotube which we selected.We used the zigzag (6, 0), zigzag (7, 0) chiral (6, 2), chiral (6, 3) and armchair (7, 7) graphene and carbon nanotubes. The first stage, we prepared a program which we will obtain this nanotubes. We obtained the elektronic properties of this graphene and carbon nanotubes and examined the effect of rolling from graphene to nanotubes. In our calculations, we found that zigzag (6, 0) nanotube show matallic behavior. We changed the chiral vector of zigzag (6, 0) and obtained the zigzag (7, 0) nanotube which shows simiconductor behavior and have energy gap and has Eg = 0,5022 eV band gap. We obtained the armchair (7, 7) carbon nanotube which shows matallic behavior. We found that chiral (6, 2) carbon nanotube is a semiconductor and has Eg = 0,8291 eV band gap. We obtained a low band gap for chiral (6, 3) carbon nanotube which is a quasimetallic carbon nanotube. Finally, we found that the bor and beryllium increase the conductivity property of carbon nanotubes. The nitrogen, oxygen and chlorine decrease the conductivity property of carbon nanotubes. The silicon is not changed the conductivity property of nanotube.
Karbonmonoksit bağlı platin katkılı bor hidrürlerin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, CO bağlı platin katkılı bor hidrürlerin yapı ve enerji özellikleri araştırıldı. Çalışma sürecinde PtxBy(CO)m (m≤ x+y=2-6) kompleksleri incelendi. Topaklara H atomu bağlanarak hidrojen tutma kabiliyetleri araştırıldı. Hesaplamalar Yoğunluk Fonksiyonu Teorisi (YFT) ve B3LYP Karma Fonksiyonel Teorisi kullanılarak CEP 121-G baz seti ile yapıldı. Topakların nokta grupları, elektronik durumları, toplam enerjileri, ortalama atom başına bağlanma enerjileri, HOMO (En Yüksek Seviyedeki Dolu Orbital) ve LUMO (En Düşük Seviyedeki Boş Orbital) enerjileri ile HOMO-LUMO enerji aralıkları, CO-etkileşme ve H-etkileşme enerjileri, bağ uzunlukları, elektron transferleri, titreşim frekansları hesaplandı. Platin katkılı bor alaşımlarına CO molekülü bağlamanın hidrojen tutma yeteneği üzerine etkisi incelendi.
X(BH4)2 (X=Be, Mg) hidrojen depolama malzemelerinin yapısal, elektronik, mekanik ve termodinamik özelliklerinin Ab-initio ile incelenmesi
Bu çalışmada Fd-3m uzay grubundaki X(BH4)2 (X=Be, Mg) bileşikleri araştırıldı. Bu hidrit bileşikleri hidrojen depolama, yapısal, elektronik ve mekanik özellikleri yoğunluk fonksiyonel teorisine dayalı genelleştirilmiş gradient yaklaşımı ile hesaplandı. Yapısal özellikler kapsamında denge durumundaki atomik pozisyonlar ve örgü sabitleri elde edildi. Elektronik bant yapıları, toplam ve kısmi durum yoğunlukları hesaplandı ve çizildi. Mekanik özellikler kapsamında bu hidrit bileşiklerin ikinci mertebeden elastik sabitleri, Bulk modülü, Young modülü, Shear modülü, B/G oranı ve Poisson oranı elde edildi.
Kuantum kimyasal ve moleküler dinamik yöntemler kullanılarak (statik QM/PCM, QM/MM ve dinamik QM/MM olarak) boyar maddelerin farklı polariteye sahip ortamlarda soğurma-ışıma enerjileri ve elektronik yapı hesabı
Soğurma ve emisyon olaylarında çözgene bağlı solvatokromik ve Stoke's kaymalarını İndole molekülünün metil sübstitüenti ve Coumarin molekül türevlerinin Asetontiril (ACN), Diklorometan (DCM) ve Siklohekzan (CHX) çözgenleri içinde camB3LYP/LR ve SS yöntemleri kullanılarak araştırmalar yapılmıştır. Aynı şekilde bu moleküllerin soğurma ve emisyon spektraları aynı çözgenler içinde alınmış, polarite artıkça emisyonlarında batokromik (kırmızı) bölgeye doğru kaydığını hem deneysel hem de PCM/SS (non-eq) metotu ile gösterilmiştir. Tüm çözgen kaymaları polaritesi en düşük olan CHX göre referans alınmıştır. Çözgenin polaritesi artıkça SS metottu LR metotuna göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Bununla birlikte, soğurmadaki deneysel kaymalar, CHX'e göre 0.17 nm ile 5 nm arasında kalmıştır. Hesaplanan soğurmanın 2 nm'nin altına kaydığında, L.R. teorisinden deneysel ile daha iyi sonuçlar alırken, bu fark 5 nm'ye yükseldikçe S.S. yönteminin daha doğru kaymalar vereceği görülmüştür. Deneysel ve teorik hesaplamalardan elde edilen soğurma bant şekillerinde benzerliği yakalamak ve hesaplanan durumların iç vibronik titreşimini işaretlemek için Franck-Condon (FC) hesaplaması yapılmıştır. Hesaplamalı yöntemlerde rijit moleküllerin dinamik emisyon olayını aydınlatmak çok zor yöntemdir. Fakat son yıllardaki teknolojik gelişmeler deneysellerle elde edilen sonuçlara yakın gerçekçi bir modelin yapılmasını mümkün kılmıştır. Bu çalışmada XIV gerçekçi bir yaklaşıma yapmak adına Hibrit yöntem olan kuantum mekanik ve moleküler mekanik yöntemleri birleştirip eş zamanlı çözümüne imkân sunan bir simülasyon tekniği geliştirilerek modellenmiştir. Hibrit yöntem sayesinde hedef molekülü ile onun etrafını saran çözelti molekülleri arasındaki etkileşimler verimli bir şekilde hesaplanmıştır. Bu bağlamda COBRAMM arayüz protokolü kullanılarak mekanik seviyede AMBER, kuantum seviyesinde GAUSSİAN 16 AVX2 paket programları aracılığı ile TIP3P su molekülü içinde ve oda sıcaklığında 50 nanometrelik bir çap içinde su moleküleri mobil faz olarak ayarlanmıştır. Eş zamanlı olarak QM/MM hesabı ile hem taban hem de uyarılmış durumda tüm sistem optimize edilmiştir. S1 optimizasyonu 120 döngü içinde tamamlanırken, S0 optimizasyon döngüsü bazı su moleküllerin ani librasyon hareketlerinden kaynaklı hesaplama süreleri uzamıştır. Böylesi durumlarda optimizasyon RMS/D değerleri kaosa neden olması nedeniyle mobil fazların sayıları azaltılmıştır. Optimizasyon işleminden sonra sistemin S0-S3 arasındaki dört enerji 150 ile 200 femtosaniye (fs) zaman aralığında hesaplanmıştır. Ultra hızlı zaman aralığında hesaplanan bu değerler sayesinde çözücü molekülünün fiziksel olarak hedef molekülden nasıl etkilendiği ve aralarındaki etkileşmeleri açıklamak için ortalama zayıf etkileşim analizi (aRDG) ve radyal dağılım fonksiyonları (RDF) hem tek hem de çok boyutlu olarak hesaplanıp açıklanmıştır. Dinamik süreç boyunca taban ve uyarılmış enerji durumlarındaki dalgalanmalardan yola çıkarak soğurma ve emisyon enerjileri, spektrum şekline dönüştürülmüştür. Her yöntemin birbirine göre üstünlüğü ve eksik yanları tartışılmasının yanı sıra hibrit yöntemin istatiksel bir yorumla daha iyi sonuçlar verdiği kaydedilmiştir.
LixBy nano yapıların teorik olarak Li-ion bataryalar için incelenmesi ve hidrojen depolama kabiliyetlerinin incelenmesi
Bu çalışmada farklı atom sayılarına sahip LixBy (x=1-5,y=1-5) nano yapıların kararlı geometrileri hidrojen depolama kabiliyetlerini ve Li-ion bataryalar için incelemesi Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ile araştırılmıştır. Hesaplamalarda yoğunluk fonksiyonel teorisi PBE metodu kullanılmış ve tüm hesaplamalar Gaussian09 paket programı, Quantum-ESPRESSO paket program, Chemcraft, Vesta, XCrySDen programlarını kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen yapıların kararlı geometrileri, atom başına bağlanma enerjileri (Eb ) , bağ uzunluklar, HOMO-LUMO enerji farkları, enerjideki ikinci farkları (∆2E), ayrışma enerjileri (∆𝐸), total enerjileri (ET ), fermi enerjileri (EF ), durum yoğunlukları (DOS), Bant yapıları hesaplandı.
Bazı organik moleküllerin spektroskopik analizlerinin yoğunluk fonksiyon teorisi kullanılarak yapılması
En önemli aromatik aminlerden olan anilin, benzen molekülündeki bir hidrojen atomunun yerine amin grubu (NH2) almasıyla oluşur. Bu çalışma, 2,3-, 2,4-, 2,5-, ve 3,4-difloranilin molekülleri (2,3-, 2,4-, 2,5- ve 3,4-DFA) için deneysel ve teorik inceleme içerir. Deneysel sonuçlar Fourier transform infrared ve Raman (FT-IR ve FT-Raman), 1H ve 13C nükleer manyetik rezonans (NMR), ultraviyole (UV–vis) spektral teknikleri ile elde edildi. Bu sonuçlar teorik olarak yoğunluk fonksiyon teorisi (DFT) hesapları ile desteklendi. Moleküllerin titreşim spektrumları (FT-IR ve FT-Raman), sırasıyla 4000–400 cm–1 ve 3500–10 cm–1, bölgelerinde kaydedildi. 1H ve 13C NMR kimyasal kayma değerleri kloroform (CDCl3) çözücüsü içerisinde elde edildi. UV-Vis elektronik soğurma spektrumları 190–800 nm aralığında etanol ve su çözücüleri içerisinde oda sıcaklığında kaydedildi. Tüm moleküllerin geometrik yapı ve titreşim spektrumlarına ilişkin hesaplamaları DFT/B3LYP metodu ve 6-311++G(d,p) temel seti kullanılarak yapıldı. Temel titreşimsel işaretlemeler potansiyel enerji dağılımına göre (PED) VEDA 4 (Vibrational Energy Distribution Analysis) programı kullanılarak yapıldı. NMR kimyasal kayma değerleri (1H ve 13C) gauge-invariant atomic orbital (GIAO) metodu kullanılarak teorik olarak elde edildi. Bunlara ilave olarak, uyarılma enerjileri, osilatör şiddetleri, uyarılma dalga boyları, sınır orbital enerjileri gibi elektronik özellikler, time-dependent density functional theory (TD-DFT) metodu ile hesaplandı. Moleküler elektrostatik potansiyel yüzeyleri (MEPs) ve durum yoğunluğu (DOS) diyagramları hazırlanıp değerlendirildi. Nonlineer optik özellikler (NLO) ve termodinamik özellikler de teorik olarak elde edildi. Hem deneysel hemde teorik tüm sonuçlar çalıştığımız moleküllere ait detaylı yapı analizi ve fizikokimyasal özelliklerin tanımlanmasına yardımcı oldu. Ayrıca, bu çalışma anilin türevlerinin yapısal ve spektroskopik özelliklerinin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlar.
3,4-piridinedikarboksilik asit molekülünün yapı parametrelerinin ve titreşimsel özelliklerinin teorik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, 3,4 Piridinedikarboksilik asit molekülünün yapısal parametreleri ve titreşimsel analizleri deneysel teknikler (FT-IR, FT-Raman, NMR ve UV) ve kuantum kimyasal hesaplamalar kullanılarak araştırıldı. 3,4 Piridinedikarboksilik asit molekülünün katı fazdaki FT-IR ve FT-Raman spektrumları sırasıyla 4000-400 cm-1 ve 4000-50 cm-1 bölgede kaydedildi. Geometrik parametreler ve enerjiler, farklı ve olası tüm yapılar için DFT/B3LYP metodu ve 6-311++G(d,p) baz seti kullanılarak elde edildi. 3,4 Piridinedikarboksilik asit molekülünün 16 farklı yapısı (C1-C16) vardır ve en kararlı yapısı C1 yapısıdır. Tüm işaretlemeler SQM metodu ile hesaplanan titeşim modlarının toplam enerji dağılımı (TED) esas alınarak gerçekleştirildi. 13C ve 1H NMR spektrumları kaydedildi ve kimyasal kaymaları DFT/B3LYP metodu ile 6-311++G(d,p) baz seti kullanılarak hesaplandı. Çalışılan molekülün UV soğurma spektrumu 190-400 nm aralığındaki bölgede etanol çözücüsü kullanılarak kaydedildi. Optimize geometrik parametreler bu molekülün komplekslerinden elde edilen X-ray sonuçları ile kıyaslandı.
Streptozotosin molekülünün geometrik ve elektronik özelliklerinin kuantum mekaniksel metotlar ile incelenmesi
Bu tez çalışmasında, Yoğunluk Fonksiyoneli Kuramı kullanılarak Streptozotosin molekülünün geometrik parametreleri, moleküler sınır orbital enerjileri ve molekülün elektronik özellikleri (toplam enerji, dipol moment, elektronegatiflik, kimyasal sertlik ve yumuşaklık) kuantum mekaniksel yöntemlerle elde edilmiştir. HOMO-LUMO sınır orbitalleri hesaplanmış ve bu orbitallere bağlı olarak molekülün kimyasal reaktivitesi hakkında bilgiler elde edilmiştir.
Polikaprolakton ile kontrollü ilaç salımında bazı ısatin tiyosemikarbazon türevlerinin kullanımı
Polikaprolaktonun biyouyumluluğu ve biyolojik olarak bozunabilirliğinin karakteri, çoğu ilaca önemli ölçüde nüfuz etmesi ile ilaç dağıtım yaklaşımını yürütmek için uygun olmasına neden olur. Bu çalışmada önce tiyosemikarbazid etanolde çözüldü ve ardından karışıma 3-metoksifenil izotiyokainat damlatıldı. Geri yıkama yoluyla elde edilen katı süzüldü ve etanol ile kristallendirilmesi için hazırlandı. İkinci olarak, PCL çözeltisine 4-(3-metoksifenil)-3-tiyosemikarbazid (3MoPhTSC) eklenerek elektro eğirme cihazı ile 3MoPhTSC katkılı PCL nanolifleri elde edilmiş. Elde edilen bu nanolifler UV-VIS ve FT-IR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir. Ağırlık kaybı yöntemi ile bu nanolifin 3MoPhTSC'yi salınım miktarı belirlenmiştir. Fosfat tamponlu tuz çözeltisinde ve yapay vücut sıvısı içerisinde korozyon davranışları incelenmiştir. Ayrıca 3MoPhTSC ve 4-(4-metoksifenil)-3-tiyosemikarbazid (4MoPhTSC)'nin PCL ile etkileşimi Gibbs serbest enerjisi, reaksiyon entalpisi, entropi, sıfır noktasının termodinamik özelliklerini elde etmek için teorik hesaplamalar yapılmıştır. Elektronik enerji, IR spektroskopisinin frekansı ve yoğunluğu, doğal bağ orbital teorisi (NBO) ile PCL, 3MoPhTSC, 4MoPhTSC bileşiklerinin ve PCL nanoliflerine katkılandırılmış komplekslerinin optimize edilmiş yapıları üzerinde yük transferi IR spektroskopisinin sonuçları, PCL'ye 3MoPhTSC ve 4MoPhTSC eklenmesiyle 3MoPhTSC ve 4MoPhTSC'nin sıklığının arttığını göstermiştir. 3MoPhTSC-5PCL, 3MoPhTSC-9PCL ve (3MoPhTSC)2-5PCL'nin frekansları sırasıyla 3840,6234; 3841,0571 ve 3839,7990 1/cm ile en yüksek miktarlarda elde edilmiştir. Ayrıca, 4MoPhTSC-5PCL ve (4MoPhTSC)2-5PCL kompleksleri için spektrum frekansının sırasıyla 3840,1116 ve 3840,6142 1/cm olduğu belirlenmiştir. Son olarak, 3MoPhTSC için 3MoPhTSC-5PCL, 3MoPHTSC-9PCL ve (3MoPhTSC)2-5PCL; 4MoPhTSC için 4MoPhTSC-5PCL ve (4MoPhTSC)2-5PCL için doğal bağ orbitali (NBO) hesaplamalarından kaynaklanan bağ uzunluğunun ve atomik yükün fiziksel ve elektronik özellikleri gösterilmiştir. 3MoPhTSC ve 4MoPhTSC katkılı PCL kompleksleri için C, H ve O'nun ana atomları, elektron yükü transferi için önemli bir işlev sağlayan moleküllerin aktif bölgeleri olarak araştırılmıştır
Kenarları paladyum ile sonlandırılmış grafen nanoşeritlerin elektronik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, Atomistix Toolkit-Virtual Nanolab (ATK-VNL) yazılımı kullanılarak armchair kenar tipine sahip grafen nanoşeritlerin elektronik özelliklerinin şerit genişliğine ve kenardaki serbest bağların doyurulmasına bağlı olarak değişimi yoğunluk fonksiyonu teorisi (DFT) ile incelenmiştir. Değiş-tokuş korelasyon hesabı için yerel yoğunluk yaklaşımı (LDA) seçilmesi uygun görülmüştür. Hesaplamalar simetrik olan altı genişlik değeri (Na = 5, 7, 9, 11, 13, 15) için gerçekleştirilmiştir. Her bir genişlik için hesaplama işlemine yalın durumdan başlanmıştır. Sonrasında ise sırasıyla, yapının her iki tarafı hidrojen (H) ile, bir tarafı H diğer tarafı Paladyum (Pd) ile ve her iki tarafı da Pd ile sonlandırılarak elektronik özelliklerdeki değişim incelenmiştir. Özellikle Pd ile sonlandırma durumlarında yapının elektronik özelliklerinin önemli ölçüde değiştiği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar Pd ve grafen arasındaki ilişkinin incelenmesi açısından önemlidir ve deneysel çalışmalara yol gösterici olabilir.Anahtar Kelimeler : AGNR, grafen, armchair, DFT, Paladyum
NaIn, NaTl, Na-As, K-As ve Rb-As bileşiklerinin yapısal, mekanik ve elektronik özelliklerinin ab initio yöntemlerle hesaplanması
Bu çalışmada, tüm hesaplamalarımız LDA ve/veya GGA yaklaşımları kullanılarak yoğunluk fonksiyoneli (DFT) teorisine dayalı olarak hesaplandı. NaIn ve NaTl Zintl bileşiklerin B2 ve B32 yapılardaki yapısal, elektronik, elastik ve dinamik özellikleri (fonon dispersiyonu) incelendi. Ayrıca, Na-As, K-As ve Rb-As alkali pniktinidlerin NaP, LiAs, AuCu, MgCu2, Na3As, Cu3P, Li3Bi, A5B4, A3B7-I, A3B7-II, ?-Na3P11 ve A3B11 fazlarının yapısal, elektronik ve elastik özellikleri ayrıntılı olarak analiz edildi. Yine, incelenen bileşiklerin olası faz geçiş basınçları, bant yapıları, elastik sabitleri, Shear modülü, Young modülü, Poisson oranı ve anizotopi değerleri gibi bazı temel fiziksel parametreleri hesaplanarak yorumlandı. Elde edilen sonuçlar, deneysel ve teorik çalışmalarla karşılaştırıldı.Anahtar Kelimeler : DFT, NaIn, NaTl, Na-As, K-As, Rb-As
GaN(100) yüzeyinde (1x4)-(1x1) faz geçişinin incelenmesi
Bu tezde GaN(100) yüzeyi için düzen düzensizlik faz geçişinin kritik davranışı spin-1 Ising modelde cellular automaton (CA) simülasyonları kullanarak incelendi. Bilindiği gibi, GaN(100) (1x4), c(2x2), (2x2) ve ms(2x2) yeniden yapılanma yüzeylerine sahiptir. Ayrıca, bu yüzeyler için yapılan toplam enerji hesaplamaları (1x4) yeniden yapılanmış yüzeyin diğer yüzeyler içinde en düşük enerjili yüzey olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, ilk olarak, (1x4) taban durum için spin-1 Ising model hamiltonyeni 4x4 süper örgülerdeki toplam enerji sonuçları kullanılarak oluşturulmuştur. Ising model simülasyonları GaN(100) yüzeyinin beklendiği gibi (1x4) yüzeyden diğer yüzeylere sıcaklık ile ikinci derece faz geçişi sergilediğini göstermiştir. (1x4) den diğer yüzeylere faz geçiş sıcaklığı (Tc) Lx=60, 90, 120 ve Ly=Lx, 2Lx,..,10Lx periyodik sınır şartlı sonlu dikdörtgen örgüler için öz ısı ve alınganlık maksimumlarından elde edilmiştir. Simülasyonlar ile oluşturulan yüzey görüntüleri GaN(100) yüzeyindeki faz geçişinin (1x4) yeniden yapılanmış yüzeyde (1x1) yapılanmamış yüzeye oluğunu göstermiştir.Anahtar Kelimeler : GaN(100), Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi, Ising Model
NaCl ve CsCl yapıdaki zirkonyum karbit ve zirkonyum nitrit bileşiklerinin yapısal, elektronik, elastik ve titreşim özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi ve ab-initio pseudo potansiyel metodu ile ZrC ve ZrN bileşikleri için sodyum klorür (NaCl) ve sezyum klorür (CsCl) yapıda Genelleştirilmiş Gradient Yaklaşımı (GGY) kullanılarak yapısal, elektronik ve titreşimsel özellikleri araştırıldı. Bu iki bileşik için hesaplanan örgü sabiti değerleri, mevcut deneysel ve diğer teorik sonuçlarla karşılaştırıldı. NaCl(B1) ve CsCl(B2) yapıda hesaplanan bantlar ZrC ve ZrN bileşiklerinin metalik olduğunu gösterdi. Hesaplanan elastik sabitlerin deneysel ve teorik verilerle uyumlu olduğu gözlendi. Lineer tepki metodu fonon dağılım bağıntısı ve fonon durum yoğunluğunu belirlemek için uygulandı. Aynı yöntemler kullanılarak NaCl(B1) ve CsCl(B2) yapıda ZrP ve ZrS bileşiklerini inceledik.
GeI2, Re2C, La-Bi ve Ln2O3 (Ln=Sc, Y, La-Lu) bileşiklerinin yapısal, elektronik, mekanik ve titreşimsel özelliklerinin Ab initio yöntemlerle incelenmesi
Bu çalışmada GeI2, Re2C, La-Bi (La2Bi, LaBi2, La4Bi3, La5Bi3) ve Ln2O3 (Ln=Sc, Y, La-Lu) bileşiklerinin yapısal, elektronik, elastik ve titreşimsel özelikleri LDA ve/veya GGA yaklaşımlarından biri kullanılarak yoğunluk fonksiyoneli teorisine (DFT) dayalı ab-initio metotlarla hesaplandı. GeI2 bileşiği C6, C19, C35, C22, C23 ve C1, Re2C bileşiği ReB2, La-Bi bileşikleri La2Sb, HfGa2, anti-Th3P4 ve Mn5Si3, ve lântanit sesquioksitler ise A, B, C-tipi yapılarda incelendi. Spesifik olarak, incelenen bileşiklerin örgü parametreleri, olası faz geçiş basınçları, bant yapıları, elastik sabitleri, kayma modülü, Young modülü ve Poison oranı, anizotopi katsayıları gibi bazı temel fiziksel parametreleri hesaplandı. Ayrıca, bazı bileşiklerin fonon dispersiyon eğrileri ve fonon durum yoğunlukları hesaplandı. Elde edilen bulgular mevcut deneysel ve teorik değerlerle karşılaştırıldı. Kullanılan yöntemin incelenen bileşiklerin fiziksel özelliklerini belirlemede doğru sonuçlar verdiği görüldü.
Kübik yapıdaki Fe2YSi (Y=Co, Cr, Mn ve Ni) heusler bileşiklerinin yapısal, elektronik, elastik ve titreşim özelliklerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
Bu tezde, Genelleştirilmiş Eğim Yaklaşımı (GEY) içinde örgü dinamiği hesaplamalarında yoğunluk fonksiyonel perturbasyon teorisi ve toplam enerji hesaplamalarında yoğunluk fonksiyonel teorisinin bir bileşimi kullanılarak kübik Fe2YSi (Y=Co, Cr, Mn ve Ni) Heusler bileşiklerinin yapısal, elektronik, elastik ve titreşim özellikleri hesaplandı. Hesaplanan örgü sabitleri, hacim modülleri ve bohr manyetizasyonları sunuldu. Bu değerlerin daha önceki teorik sonuçlar ve elde edilen deneysel değerlerle uyum içinde olduğu görüldü. Elastik sabitleri zor-zorlanma bağıntıları kullanılarak bulundu. Bu materyellerin elektronik band yapısı sunuldu. Fe2CrSi ve Fe2MnSi alaşımları yarı metalik ferromanyetik olarak bulundu. Yani bu alaşımların azınlık spin (spin-aşağı) bandlarında yarı iletken bir boşluk varken, çoğunluk spin (spin-yukarı) bandları metaliktir. Fe2YSi (Y=Co, Cr, Mn ve Ni) Heusler bileşikleri için fonon dispersiyon eğrileri ve durum yoğunluklarını bulmak için yoğunluk fonksiyonel teorisi içinde lineer tepki yaklaşımı kullanıldı. L21 yapıdaki Fe2MnSi kararlıyken, üç bileşik için Fe2YSi (Y=Co, Cr ve Ni), akustik fonon dalları bütün simetri yönlerinde kararsız olarak bulundu.Anahtar Kelimeler: Fe2CoSi, Fe2CrSi, Fe2MnSi, Fe2NiSi, Yoğunluk fonksiyonel teorisi, Elektronik bant yapısı, Elastik özellikler, Fonon
Nipecotic acid ve nipecotamide moleküllerinin serbest halde ve bileşiklerinin yapılarının titreşimsel spektroskopi ile incelenmesi
Bu çalışmanın; teorik kısmında C6H11NO2 (nipecotic acid) ve C6H12N2O (nipecotamide) genel formülü ile verilen ligandların IR (400-4000 cm-1 bölgesinde) ve Raman (50-3500 cm-1 bölgesinde) spektrumları kaydedilip bu ligandlara ait titreşim frekans ve kipleri saptandı. Ligandların titreşim frekansları için işaretleme önerildi. Gaussian03 bilgisayar programı yardımıyla ligandların, geometrik yapı parametreleri( bağ uzunlukları, bağ açıları), teorik titreşim frekans değerleri elde edildi ve bu değerler deneysel sonuçlarla karşılaştırıldı. Nipecotic acid molekülünün 6 izomer, 1 tautomer formu için DFT B3LYP metot ve 6-31 G(d) baz setinde yapılan hesaplamalarda en kararlı form NA-1 formu; nipecotamide molekülünün 4 izomer, 2 tautomer formu için DFT B3LYP metot ve 6-311++G(d,p) baz setinde yapılan hesaplamalarda ise en kararlı form N-1 formu olarak bulundu.Çalışmanın deneysel kısmında ise; MX2L2 (M=Zn; X=Cl, Br, I; L=Nipecotic Acid/Nipecotamide) genel formülü ile verilen kompleksler ilk defa elde edildi. Komplekslerin IR spektrumları kaydedilerek titreşim frekans ve kipleri saptandı; C,H,N analizi sonuçları verildi. Bileşiklerin ligand frekanslarında bileşik oluşumu nedeniyle, serbest ligand molekülüne göre kaymalar gözlendi. Bu kaymaların halojene bağlı olarak değiştiği ve ligandın iç titreşimleri ile metal-ligand bağı titreşimleri arasındaki mekanik çiftlenimden kaynaklandığı şeklinde yorumlandı.Bu çalışmada ayrıca nipecotic acid ve nipecotamide molekül dimerlerinde etkileşme enerjisi de incelenmiştir.
Covid-19 tedavisinde kullanılan bazı yardımcı ilaçlarının kuantum kimyasal hesaplamaları ve moleküler kenetleme analizleri
2019 yılının sonlarında Çin'in Vuhan Eyaleti'nde solunum yolu hastalığı belirtileriyle ortaya çıkan Covid-19 tüm dünyaya yayılıp hayatı durdurmasıyla 2020 yılı ve sonrasına damgasını vurmuştur. Bu tez çalışmasında Covid-19 tedavisinde kullanılan bazı yardımcı ilaç etken maddelerinin kuantum kimyasal hesaplamaları ve moleküler kenetleme analizleri gerçekleştirildi. İlaç etken maddelerinin deneysel karakterizasyon analizleri FTIR spektroskopisi, RAMAN spektroskopisi ve UV-Görünür bölge spektrofotometresi kullanılmıştır. Kuantum kimyasal hesaplamalar için Gaussian09 paket programı DFT/B3LYP/6311G(d,p) temel seti kullanılmıştır. Moleküllerin optimize geometrik parametreleri, titreşim modları, moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) yüzey haritaları bu temel set kullanılarak hesaplanmıştır. HOMOLUMO enerjileri için TD-DFT/B3LYP/6311G(d,p) temel seti tercih edilmiştir. Elde edilen deneysel ve teorik veriler karşılaştırıldığında birbirleriyle uyumlu oldukları gözlemlenmiştir. Bu tez çalışmasında Covid-19 tedavisinde kullanılan yardımcı ilaçların Covid-19 proteini (PDB ID:6M03) üzerindeki etkinliğini değerlendirebilmek için moleküler kenetleme analizi yapılmıştır. Moleküler kenetleme çalışmaları AutoDockVina programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Moleküler kenetleme analiz sonuçlarından 6M03 proteininin bronkodilatör ilaç grubundan indakaterole en iyi bağlanma afinitesi gösterdiği belirlenmiştir. Tüm veriler değerlendirildiğinde bir molekülün yapısı, içerdiği atomlar, kimyasal kararlılığı gibi özelliklerin moleküler kenetleme skorunu etkilediği belirlenmiştir.