Bakır ve Nikel metalleri için termal iletkenliğin moleküler dinamik yöntemle hesaplanması

Bakır ve nikel metal kristallerinin fonon termal iletkenliklerinin sıcaklık ve atom sayısına bağlı değişimleri anizotropik moleküler dinamik yöntem kullanılarak hesaplanmıştır. Atomlar arasındaki fiziksel etkileşmeleri modellemek amacıyla nikel için Voter-Chen tipi EAM fonksiyonları ve bakır için Mishin tipi EAM fonksiyonları kullanılmıştır. Model sistemlerin hareket denklemleri Gear algoritması ile sayısal olarak çözülmüştür. Bölgesel enerji dalgalanmalarından yararlanılarak ısı akımı hesaplanmış ve bunun zaman oto-korelasyon fonksiyonlarının zaman integralleri hesaplanarak fonon termal iletkenlik değerleri belirlenmiştir. Hesaplamalar, periyodik sınır şartlarının uygulandığı 256, 500, 864, 2048, 4000, 6912, 8788 atomlu moleküler dinamik hücreleri için tekrarlanmıştır. Her bir sistem 2x105 integrasyon adımı termalizasyon için ve 8x105 adım ısı akımı hesaplamaları için çalıştırılmıştır. 0,1-1000 K sıcaklık aralığında muhtelifdeğerlerde hesaplamalar yapılmıştır. 10 K den düşük sıcaklıklarda termal iletkenliğin T ile orantılı arttığı, 8-10 K sıcaklık aralığında bir maksimum değere ulaştığı ve sıcaklık artışıyla birlikte T-a ile azaldığı gözlenmiştir. Atom sayısına, dolayısıyla hücre boyutlarına bağlı anlamlı bir değişim tespit edilememiştir. Elde edilen değerlerin genel olarak deneysel değerlerden daha düşük olduğu ancak sıcaklıkla değişimlerinin nitel olarak uygun olduğu sonucuna ulaşılmıştır.Anahtar Kelimeler: Fonon Termal İletkenliği, Moleküler Dinamik, Gömülü Atom Metodu, Fourier Isı Kanunu, Isı Akımı