Hidrojen depolama malzemeleri için MgH2'nin yapısal ve elektronik özellikleri

Cihan Kürkçü; Ziya Merdan

doi:10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.371285

Hidrojen depolama malzemeleri için MgH2'nin yapısal ve elektronik özellikleri

Öz

Bu çalışmada, ab-initio tekniği kullanılarak MgH₂’nin yüksek basınç etkisi altındaki davranışı araştırıldı. Siesta programı ile yürütülen simülasyonlar boyunca MgH₂’nin bir yüksek basınç fazına rastlandı. Bu faz, Pnnm olarak belirlendi. Bu çalışmada elde edilen faz geçişlerinin deneysel sonuçlarla uyumunu araştırmak için toplam enerji ve entalpi hesaplamaları yapıldı. Bu hesaplamalar sonucu faz değişiminin 6 GPa civarında gerçekleştiği sonucuna varıldı. Bu sonucun literatür ile uyum içinde olduğu görüldü. Ayrıca MgH₂’nin elektronik özellikleri de incelendi. MgH₂’nin elde edilen her iki fazı için de yarı iletken özellikte olduğu görüldü.

Anahtar Kelimeler

Yapısal Faz Geçişi,DFT,Ab-initio moleküler dinamik

Kaynakça

S. Cheung, W.-Q. Deng, A.C. Van Duin, W.A. Goddard, ReaxFFMgH reactive force field for magnesium hydride systems. The Journal of Physical Chemistry A, 109: (2005) 851-859.
S. Cui, W. Feng, H. Hu, Z. Feng, Y. Wang, Structural phase transitions in MgH2 under high pressure. Solid State Communications, 148: (2008) 403-405.
M. Durandurdu, New high-pressure phase of MgH2: An ab initio constant-pressure study. EPL (Europhysics Letters), 105: (2014) 46001.
S. Kanagaprabha, A.T. Asvinimeenaatci, R. Rajeswarapalanichamy, K. Iyakutti, First principles study of pressure induced structural phase transition in hydrogen storage material—MgH2. Physica B: Condensed Matter, 407: (2012) 54-59.
T. Moriwaki, Y. Akahama, H. Kawamura, S. Nakano, K. Takemura, Structural Phase Transition of Rutile-Type MgH2at High Pressures. Journal of the Physical Society of Japan, 75: (2006) 074603.
D. Moser, G. Baldissin, D.J. Bull, D.J. Riley, I. Morrison, D.K. Ross, W.A. Oates, D. Noreus, The pressure-temperature phase diagram of MgH(2) and isotopic substitution. J Phys Condens Matter, 23: (2011) 305403.
V. Nayak, U.P. Verma, Phase transition and optoelectronic properties of MgH2. Phase Transitions, 89: (2015) 437-447.
P. Vajeeston, P. Ravindran, B.C. Hauback, H. Fjellvåg, A. Kjekshus, S. Furuseth, M. Hanfland, Structural stability and pressure-induced phase transitions inMgH2. Physical Review B, 73: (2006).

L. Zhang, Y. Wang, T. Cui, Y. Li, Y. Li, Z. He, Y. Ma, G. Zou, CaCl2-type high-pressure phase of magnesium hydride predicted byab initiophonon calculations. Physical Review B, 75: (2007).
Y. Song, Z. Guo, Metastable Mg H 2 phase predicted by first principles calculations. Applied physics letters, 89: (2006) 111911.
A.A. Bolzan, C. Fong, B.J. Kennedy, C.J. Howard, Structural studies of rutile-type metal dioxides. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, 53: (1997) 373-380.
J. Haines, J. Leger, F. Gorelli, D. Klug, J. Tse, Z. Li, X-ray diffraction and theoretical studies of the high-pressure structures and phase transitions in magnesium fluoride. Physical Review B, 64: (2001) 134110.
K.J. Kingma, R.E. Cohen, R.J. Hemley, H.-k. Mao, Transformation of stishovite to a denser phase at lower-mantle pressures. Nature, 374: (1995) 243-245.
H. Öztürk, C. Kürkçü, C. Kürkçü, High-pressure structural phase transitions and intermediate phases of magnesium fluoride. Journal of Alloys and Compounds, 597: (2014) 155-160.
A. Perakis, D. Lampakis, Y.C. Boulmetis, C. Raptis, High-pressure Raman study of the ferroelastic rutile-to-Ca Cl 2 phase transition in Zn F 2. Physical Review B, 72: (2005) 144108.
C. Kürkçü, Z. Merdan, H. Öztürk, Pressure-induced phase transitions and structural properties of CoF 2: An ab-initio molecular dynamics study. Solid State Communications, 231: (2016) 17-25.
C. Kürkçü, Z. Merdan, H. Öztürk, Theoretical calculations of high-pressure phases of NiF2: An ab initio constant-pressure study. Russian Journal of Physical Chemistry A, 90: (2016) 2550-2555.
J.M. Soler, E. Artacho, J.D. Gale, A. García, J. Junquera, P. Ordejón, D. Sánchez-Portal, The SIESTA method for ab initio order-N materials simulation. Journal of Physics: Condensed Matter, 14: (2002) 2745.
J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Generalized gradient approximation made simple. Physical review letters, 77: (1996) 3865.
N. Troullier, J.L. Martins, Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations. Physical review B, 43: (1991) 1993.
H.J. Monkhorst, J.D. Pack, Special points for Brillouin-zone integrations. Physical review B, 13: (1976) 5188.
M. Parrinello, A. Rahman, Polymorphic transitions in single crystals: A new molecular dynamics method. Journal of Applied physics, 52: (1981) 7182-7190.
R. Hundt, J.C. SchoÈn, A. Hannemann, M. Jansen, Determination of symmetries and idealized cell parameters for simulated structures. Journal of applied crystallography, 32: (1999) 413-416.
A. Hannemann, R. Hundt, J. Schön, M. Jansen, A new algorithm for space-group determination. Journal of applied crystallography, 31: (1998) 922-928.
F. Birch, Finite elastic strain of cubic crystals. Physical Review, 71: (1947) 809.
F.D. Murnaghan, Finite deformation of an elastic solid. (1967).

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Metroloji,Uygulamalı ve Endüstriyel Fizik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Cihan Kürkçü ^*
0000-0003-3597-1950
Türkiye

Ziya Merdan
0000-0001-6255-4242
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

30 Haziran 2018

Gönderilme Tarihi

26 Aralık 2017

Kabul Tarihi

20 Mart 2018

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2018 Cilt: 6 Sayı: 2

DOI

https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.371285

IZ

https://izlik.org/JA83JH37YP

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Kürkçü, C., & Merdan, Z. (2018). Hidrojen depolama malzemeleri için MgH2’nin yapısal ve elektronik özellikleri. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 6(2), 451-461. https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.371285

Cited By

Structural and Electronic Properties of β-MnO2 Compound Under High Pressure for Energy Storage Devices

Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi

https://doi.org/10.31466/kfbd.999044