Yüksek basınç altında TiO2 bileşiğinin faz geçişleri: AB Initio sabit basınç çalışması

Bu çalışmada AB initio tekniği ve Genelleştirilmiş Gradyent yaklaşımı kullanılarak TiO2'nin yüksek basınç altındaki faz geçişleri çalışıldı. Çalışmada Siesta simülasyon paket programı kullanıldı. Uygulanan basınçlar 10 GPa adımlarla artırılarak 20 GPa' da yapının simetrisinin değiştiği gözlemlendi. Bu Kplot paket programı kullanarak simetrinin tetragonal rutil (P42/mnm) yapıdan ortorombik Pmn21 yapıya dönüştüğü gözlemlendi. Rutil birim hücre parametrelerinin a = 4,6056 Å, b = 4,6056 Å, c = 2,9788 Å ve Pmn21 birim hücre parametrelerinin de a = 2,9004 Å, b = 4,3773 Å, c = 4,5336 Å olarak bulunmuştur. Basınç artırılarak 30 GPa' ya çıkarıldığında yapının tekrar değiştiği ve ortorombik Pmn21 yapıdan badaleyt (P21/c) yapıya geçtiği görülmüştür ve birim hücre parametreleri a= 4,7365 Å, b = 4,6035 Å, c = 4,8923 Å olarak tespit edilmiştir. Ayrıca entalpi hesaplamalarına gidilerek Birch-Murnaghan durum eşitliği metodu kullanılarak faz geçişinin 11 GPa civarında olduğu basınç-entalpi grafiğinden elde edilmiştir. Deneysel olarak yapılan çalışmalarda bu değerin 12 GPa civarında olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak, elde edilen değerlerin önceki deneysel ve teorik çalışmalarla kıyaslandığında uyumlu olduğu gözlenmiştir.