Grafen nanoadaları sisteminin dinamik davranışlarının incelenmesi

Abstract

Çeşitli grafen benzeri malzemeler, grafen tipi nanoparçacıkların keşfinden bu yana, ilginç manyetik davranışları nedeniyle umut vadederek, birçok teorik yaklaşım ve deneysel uygulamalarla büyük ilgi çekmiştir. Henüz yeni olmakla beraber, nano parçacık olan grafen nanoadası, termodinamik ve manyetik davranışları nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Bu tezde zamana bağlı salınımlı dış manyetik alan varlığında kinetik karma spin-1/2 ve spin-1 Ising grafen nanoadalarının denge dışı faz geçişleri hesaplandı ve faz diyagramları sunuldu. Glauber geçiş oranları, sistemin dinamik ortalama alan denklemlerini elde etmek için kullanıldı. Ortalama mıknatıslanmaların zamanla değişimi ve dinamik mıknatıslanmaların termal davranışı kapsamlı bir şekilde araştırıldı. Faz geçişlerinin doğası (sürekli veya süreksiz), dinamik manyetizasyonların termal davranışları incelenerek karakterize edildi ve dinamik faz geçiş noktaları elde edildi. Sistemin dinamik faz diyagramları, manyetik alan genliği ve sıcaklık düzleminde sunuldu ve dinamik faz diyagramlarının etkileşim parametrelerine güçlü bir şekilde bağlı olan üç temel faz ve dört tane karma faz içerdiği tespit edildi. Ayrıca dinamik faz diyagramları, dinamik üçlü ve dörtlü kritik nokta davranışları gösterdiği bulundu. Sonuç olarak bu tez çalışmasında elde edilen sonuçlar, nanoyapılarla ilgili gelecekteki deneysel ve teorik çalışmalar için bir referans olabileği düşünülmektedir.

Since the discovery of graphene type nanoparticles, various graphene-like materials have attracted promising interests because of their outstanding magnetic behaviors, significant theoretical approach and experimental applications. As a new kind of small dimensional nano-particle, graphene nanoisland has attracted extensive attention due to their attractive thermodynamic and magnetic behaviors. We calculate the non-equilibrium phase transition and present the non-equilibrium phase diagrams in the kinetic mixed spin-1/2 and spin-1 Ising graphene nanoisland model under the presence of a time-dependent oscillating external magnetic field. We employ the Glauber transition rates to construct the set of mean-field dynamic equations. The time variation of the average magnetizations and the thermal behavior of the dynamic magnetizations are investigated, extensively. The nature (continuous or discontinuous) of the transitions is characterized by studying the thermal behaviors of the dynamic magnetizations. The non-equilibrium phase transition points are obtained and the phase diagrams are presented in the magnetic field amplitude and temperature plane. Phase diagrams contain three fundamental phases and four coexistence or mixed phases, which strongly depend on interaction parameters. Non-equilibrium phase diagrams display the dynamic tricritical point and some sort of reentrant phenomena, which strongly depend on interaction parameters. Our predicted results may be a reference for future experimental and theoretical studies of the nanostructures.