Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9455
Title: Statistical and mechanical properties of graphene using Monte Carlo simulations
Other Titles: Στατιστικές και μηχανικές ιδιότητες του γραφενίου με προσομοιώσεις Monte Carlo
Authors: Καλλιβωκάς, Σπύρος
Keywords: Graphene
Statistical properties
Young modulus
Mechanical properties
Monte Carlo
Keywords (translated): Γραφένιο
Στατιστικές ιδιότητες
Μέτρο του Young
Μηχανικές ιδιότητες
Abstract: Graphene, a 2 dimensional carbon allotrope's material, has been discoverd by Andrea Geim & Kostya Novoselov in 2004 [1], and for that reason they awarded with the Nobel prize in Physics in 2010. It's extraordinary physical properties make it the so-called wonder material. The majority of its physical properties (strength fracture, electrical and thermal conductivity, optical properties) [1], [2], [3], [4], are one order of magnitude above all the best advanced materials. So this make it a promising supermaterial to improve the quality of life. Monte Carlo , is a computational physics method, which was developed in the late of 40's in Los Alamos National Laboratory [5]. Nowadays it is a widely used method in various branches of natural sciences. In this work we studied the statistical and mechanical properties of a free standing monolayer graphene, in two dimensions, in a computational physics approach, using Monte Carlo simulations. The whole work is lab-homemade (from the graphene potentials , the codes and the algorithm). In order to evaluate these lab-made potentials we will study known properties of graphene. The first point of our work was to see the statistical properties in the in-plane free standing monolayer graphene. After we compared the results of our work with a previous one with Molecular Dynamics, with the same potentials, and they are quite satisfactory. At last we studied the mechanical properties, and especially the mechanical behavior, in finite temperatures, and we measured the dependence of Young modulus of temperature, and we saw a difference from other published works.
Abstract (translated): Το γραφένιο, ένα δισδιάστατο υλικό αλλοτροπικής μορφής του άνθρακα, ανακαλύφθηκε από τον Andrea Geim και τον Kostya Novoselov το 2004 και για αυτόν το λόγο βραβεύτηκαν με το βραβείο Nobel Φυσικής το 2010. Οι εντυπωσιακές φυσικές του ιδιότητες το έχουν κάνει γνωστό σαν το υλικό θαύμα. Οι πλειονότητα των φυσικών του ιδιοτήτων (μηχανική αντοχή, ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα, και οπτικές ιδιότητες) [1],[2],[3],[4] είναι μια τάξη μεγέθους πάνω απο τα προηγμένα υλικά. Οπότε είναι ένα υποσχόμενο υλικό για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Η μέθοδος Monte Carlo είναι μια μέθοδος υπολογιστικής φυσικής/αριθμητικής ανάλυσης αναπτύχθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 40' στο Los Alamos [5]. Σήμερα χρησιμοποιείται σαν μια ευρεία μεθοδος για ένα σύνολο φυσικών επιστημών. Σε αυτή την εργασία, μελετήσαμε τις στατιστικές και τις μηχανικές ιδιότητες του διδιάστατου ελεύθερου, μονοστρωματικού γραφενίου, με τη μέθοδο Monte Carlo. Η ολη δουλειά είναι απο το εργαστήριο (από τους αλγόριθμους που γράφτηκαν μέχρι τα δυναμικά που χρησιμοποιήθηκαν). Προκειμένου να αξιολογήσουμε αυτά τα δυναμικά του εργαστηρίου μας, μετρήσαμε ιδιότητες του γραφενίου που είναι ήδη γνωστές απο προηγούμενες ερευνητικές δουλειές. Στο πρώτο μέρος, μελετήθηκαν οι στατιστικές ιδιότητες του ελέυθερου γραφενίου, στο επίπεδο, και η ενεργειακή συμπεριφορά του με την θερμοκρασία, και έπειτα έγινε μια σύγκριση με αποτελέσματα μοριακής δυναμικής, και είδαμε ότι συμφωνούν. Στο δεύτερο μέρος μελετήθηκαν οι μηχανικές ιδιότητες του ελεύθερου γραφενίου, στο επίπεδο, και συγκεκριμένα η συμπεριφορά τάσης-παραμόρφωσης αλλά και του μέτρου του ελαστικότητας του Young σε πεπερασμένες θερμοκρασίες.
Appears in Collections:Τμήμα Χημικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Kallivokas(chem_eng).pdf2.79 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons