Density functional theory investigation of linear carbon chains

Bu tezde yoğunluk fonksiyoneli teorisi kullanılarak doğrusal karbon zincirlerinin yapısal ve elektronik ¨ozellikleri araştırılmaktadır. Sırayla tekli ve ¨üçlü bağlarla bağlı karbon atomlarından oluşan polyyne zincirinin sadece ikili bağlarla bağlı karbon atomlarından oluşan cumulene zincirine göre daha düşük enerjili ve kararlı yapı olduğu gösterilmiştir. Elektron bant hesapları polyyne yapısının yarı iletken, cumulene yapısının ise metal olduğunu göstermiştir. Fonon hesapları cumulene yapısnın kararlı olmadığını göstermiştir. Zincirlerin altıgen düzeninin bir tane sıkıca bağlı altıgen tüp şeklinde ve iki adet hafif bağlı üç olası kararlı yapı oluşturduğu görülmüştür. Hafif bağlı yapılardan ilki karbon zincirlerinin zayıf bir etkileşimle birbirlerine bağlanmasından, ikincisi ise altıgen şeklinde sıkıca birbirine bağlanmış karbon halkalarının zayıf bir bağ ile dikey dizilmesiyle oluşmuştur. Elektron bant hesapları üç yapının da yarı iletken olduğunu göstermiştir. Yük yoğunluğu haritaları ilk yapı için hem yatay hem dikey yönlerde karbonlar arası kuvvetli kimyasal bağlar, ikinci yapı için sadece dikey yönde zincir boyunca kuvvetli bağlar, ¨üçüncü yapı için ise sadece yatay altıgen halkada kuvvetli bağlar göstermiştir. Hexagon boyutu küçüldükçe zincirlerin stabil yapısının polyyne den cumulene e değiştigi, bant hesaplarından da bu sırada yapının yarı iletkenden metale dönüştüğü görülmüştür.