Computational investigation of electronic and optical properties of metal nano-clusters supported on n-doped bilayer graphene structures

Grafen sıradışı özelliklere sahip olmasının yanı sıra nano-elektronikler, sensörler, kompozitler, piller, süper kapasitörler ve hidrojen depolama gibi uygulamalarda kullanılabilme potansiyeli ile son yıllarda yoğun ilgi görmektedir. Çift katmanlı grafen yapıları arasına interkale edilmiş Renyum, Tungsten ve Osmiyum metal nanokümeleri ve bu metallerin oksitlerinin elektronik ve optik özellikleri temel set denklemi kullanılarak ab-inito temel-set Yoğunluk Fonksiyon Teoremi (DFT) ile hesaplanarak incelenmiştir. Tüm grafen yapılarının DFT hesaplamaları ab-initio pseudo-potansiyel yaklaşımı ile genelleştirilmiş gradiyent yaklaşımına (GGA) dayanarak BPW91 temel set denklemi kullanılarak hesaplanmıştır. Sonrasında optimizasyonu yapılmış geçiş metali ile desteklenmiş çift katmanlı grafen yapıları azot ile katkılanarak değişen elektronik ve optik davranışları incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda metal katılmış çift katmanlı grafen yapılarının elektronik ve optik özelliklerinin yük transferi nedeniyle metalin ve katkılayıcının türüne bağlı olduğu görülmüştür. Grafen sistemlerinin azot ile katkılanması içerdiği fazladan bir elektron sebebi ile lokal elektron yoğunluğunda değişime sebep olmaktadır. Geçiş metallerinin grafen sistemlerinin arasına interkale edilmesi, bant boşluğunun azalmasına ve dolayısıyla iletkenlik özelliğinin artmasına sebep olmuşturtur. Bu çalışmada hesaplanan veriler, gelecekte katalitik hesaplamalara ve deneysel çalışmalara rehberlik niteliği taşımaktadır.