Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi

BARIŞIK, MURAT

Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi

Murat BARIŞIK (İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Makina Mühendisliği Bölümü, İzmir, 34469, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

2 0

Yıl: 2018 Cilt: 33 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 337 - 344 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi

Öz:

Yeni üretim tekniklerine paralel olarak nano-boyutlu teknolojiler çok geniş bir uygulama alanındakullanılmaya başlanmakta ve yeni uygulamalar geliştirmek için keşfedilmesi ve anlaşılması gereken konularsüratle artmaktadır. Bu doğrultuda, yeni uygulamalarda sıkça yer bulan silikon ve silikon-dioksitin mikro/nano boyutlardaki malzeme özelliklerinin anlaşılmasına büyük ihtiyaç oluşmaktadır. Özellikle buyüzeylerin ıslanma hareketlerinin anlaşılabilmesi ve hatta kullanılacak uygulamaya göre ayarlanabilmesisayısız uygulama için önem arz etmektedir. Bu nedenlerle, nano-teknolojide sıkça kullanılan silikon-dioksit malzemesinin ve su moleküllerinin nano-ölçeklerde moleküler olarak modellenmesi bu çalışmadagerçekleştirildi. Modelleme molekuler dinamik hesaplamaları ile yapıldı. Silikon-dioksit yüzey üzerinde nano su damlacıkları oluşturup, denge halinde oluşan ıslatma açısı ölçümleri yapıldı. Literatürde işlemyükünü azaltmak için sıklıkla uygulanan, katı yüzey termal titreşimlerinin ıslatmaya olan etkisinin ihmaledilmesi ve modellenmemesinin ıslatma açısına olan etkisi incelendi. Katı moleküllerin termal titreşimlerininıslatma modellenen ıslatma fiziğine baskın bir etkisi olduğu görüldü. Geçtiğimiz yıllarda doğa taklidi olarak bilinen çalışma çevreleri tarafından hayata geçirilmeye çalışılan Lotus yaprağı etkisi temelli yüzey ıslatmakontrolu moleküler seviyede uygulandı. Yüzey üzerinde oluşturulan nano boyutlardaki yüzey yapılarınınıslanma açısını değiştirebildiği gösterildi. Temiz (0 0 1) silika yüzeyinde nano ölçek çizgi gerilimi etkisi altında ölçülen ıslanma açısının deneysel silika ıslanma açısı aralığında olduğu bulundu

Anahtar Kelime:

Modelling wetting behavior of silica surfaces by molecular dynamics

Öz:

In parallel with new manufacturing techniques, nano-scale technologies have started to be used in very wide application areas, issues that should be discovered and understood to develop new applications increase fast.Hence, there is a great need to understand the material properties of especially silicon and silicon oxide atmicro/nano-scales, which are frequently found in new technologies. Specifically, the understanding and eventhe adjustment of the wetting behavior of these surfaces according to the application is important fornumerous applications. For this reasons, molecular modeling of silicon-oxide materials and water molecules at nano-scales has been carried out in this study. Modelling was done by Molecular Dynamics calculations.By forming nano-water-droplets on silicon-dioxide surface, wetting angle measurements were performed atequilibrium states. The wetting control technique tried to be developed by biomimicry research fields based on the Lotus effect was applied at nano-scales. It has been shown that the nano-sized surface structures formed on the surface can change the wetting angle. The measured wetting angle under the influence of nanoscale line tension on the clean (1 0 0) silica surface was found within the experimental silica wettingangle range

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Kim B.S., Shin S., Shin S.J., Kim K.M., Cho H.H., Micro-nano hybrid structures with manipulated wettability using a two-step silicon etching on a large area, Nanoscale research letters, 6 (1), 1-10, 2011.
2. Haller I., Covalently attached organic monolayers on semiconductor surfaces, Journal of the American Chemical Society 100 (26), 8050-8055, 1978.
3. Zorba V., Persano L., Pisignano D., Athanassiou A., Stratakis E., Cingolani R., Tzanetakis P., Fotakis C., Making silicon hydrophobic: wettability control by twolengthscale simultaneous patterning with femtosecond laser irradiation, Nanotechnology, 17 (13), 3234, 2006.
4. Barisik M. ve Beskok A., Wetting characterisation of silicon (1, 0, 0) surface, Molecular Simulation, 39 (9), 700-709. 2013.
5. Young T., An Essay on the Cohesion of Fluids Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 95, 65-87, 1805.
6. Brinkmann M., Kierfeld J., Lipowsky R., A general stability criterion for droplets on structured substrates Journal of Physics A: Mathematical and General, 37 (48), 11547, 2004.
7. Wang J.Y., Betelu S., Law B.M., Line tension approaching a first-order wetting transition: Experimental results from contact angle measurements Physical Review E, 63, 31601, 2001.
8. Wenze, R.N., Resistance of Solid Surfaces to Wetting by Water, Industrial & Engineering Chemistry, 28 (8), 988-994, 1936.
9. Cassie A.B.D. ve Baxter S., Wettability of porous surfaces Transactions of the Faraday Society, 40, 546- 551, 1944.
10. Neinhuis C. ve Barthlott W., Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces, Annals of botany, 79 (6), 667-677, 1997.
11. Jung C.Y. ve Bushnan B., Contact angle, adhesion and friction properties of micro-and nanopatterned polymers for superhydrophobicity, Nanotechnology, 17 (19), 4970, 2006.
12. Moradi S., Kamal S., Hatzikiriakos S.G., Superhydrophobic Laser Ablated Stainless Steel Substrates and their Wettability, Surface Innovations, 3 (SI4), 1-12, 2015.
13. Jorgensen W.L., Chandrasekhar J., Madura J.D., Impey R.W., Klein M.L., Comparison of simple potential functions for simulating liquid water, The Journal of Chemical Physics, 79 (2), 926-935, 1983.
14. Berendsen H.J.C., Grigera J.R., Straatsma T.P., The missing term in effective pair potentials, Journal of Physical Chemistry, 91 (24), 6269-6271, 1987.
15. Allen M.P. ve Tildesley D.J., Computer simulation of liquids, New York: Oxford university press, Oxford, 1989.
16. Plimpton S., Pollock R., Stevens M., Particle-Mesh Ewald and rRESPA for Parallel Molecular Dynamics Simulations in Proc of the Eighth SIAM Conference on Parallel Processing for Scientific Computing Minneapolis, 1997.
17. Lee D.J., Cho K.Y., Jang S., Song Y.S., Youn J.R., Liquid slip on a nanostructured surface, Langmuir, 28 (28), 10488-10494, 2012.
18. Werder T., Walther J.H., Jaffe R.L., Halicioglu T., Koumoutsakos P., On the water–carbon interaction for use in molecular dynamics simulations of graphite and carbon nanotubes, J. Phys. Chem. B, 107, 1345–1352, 2003.
19. Park J.H. ve Aluru N.R., Temperature-dependent wettability on a titanium dioxide surface, Mol. Simul., 35, 31–37, 2009.
20. Kanta A., Sedev R., Ralston J., Thermally-and photoinduced changes in the water wettability of lowsurface-area silica and titania, Langmuir, 21 (6), 2400- 2407, 2005.
21. Cruz-Chu E.R., Aksimentiev A., Schulten K., Watersilica force field for simulating nanodevices, The Journal of Physical Chemistry. B, 110 (43), 21497, 2006.
22. Martinez N., Wettability of silicon, silicon dioxide, and organosilicate glass, Yüksek Lisans Tezi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği. University of North Texas, 2009.
23. Williams R. ve Goodman A.M., Wetting of thin layers of SiO2 by water, Applied Physics Letters, 25 (10), 531- 532, 1974.

APA	BARIŞIK M (2018). Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. , 337 - 344.
Chicago	BARIŞIK MURAT Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. (2018): 337 - 344.
MLA	BARIŞIK MURAT Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. , 2018, ss.337 - 344.
AMA	BARIŞIK M Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. . 2018; 337 - 344.
Vancouver	BARIŞIK M Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. . 2018; 337 - 344.
IEEE	BARIŞIK M "Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi." , ss.337 - 344, 2018.
ISNAD	BARIŞIK, MURAT. "Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi". (2018), 337-344.

APA	BARIŞIK M (2018). Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(1), 337 - 344.
Chicago	BARIŞIK MURAT Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33, no.1 (2018): 337 - 344.
MLA	BARIŞIK MURAT Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.33, no.1, 2018, ss.337 - 344.
AMA	BARIŞIK M Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(1): 337 - 344.
Vancouver	BARIŞIK M Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(1): 337 - 344.
IEEE	BARIŞIK M "Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33, ss.337 - 344, 2018.
ISNAD	BARIŞIK, MURAT. "Silika yüzeylerin ıslanma hareketlerinin moleküler dinamik ile modellenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33/1 (2018), 337-344.