بررسی خواص ترمودینامیکی
ترمودینامیک متغیرهای ماکروسکوپیک (همانند دما، انرژی داخلی، آنتروپی و فشار) را برای توصیف حالت مواد تعریف و چگونگی ارتباط آنها و قوانین حاکم بر آنها را بیان مینماید. ترمودینامیک رفتار میانگینی از تعداد زیادی از ذرات میکروسکوپیک را بیان میکند. قوانین حاکم بر ترمودینامیک را از طریق مکانیک آماری نیز میتوان بدست آورد. ترمودینامیک موضوع بخش گستردهای از علم و مهندسی است - همانند: موتور، گذار فاز، واکنشهای شیمیایی، پدیدههای انتقال و حتی سیاه چالهها. محاسبات ترمودینامیکی برای زمینههای فیزیک، شیمی، مهندسی نفت، مهندسی شیمی، مهندسی هوافضا، مهندسی مکانیک، زیستشناسی یاخته، مهندسی پزشکی، دانش مواد و حتی اقتصاد لازم است.
امروزه با ادغام روش های اختلالی در تئوری تابعی چگالی (DFT) امکان بررسی خواص ترمودینامیکی ساختارها فراهم شده است که در زیر مورد بررسی در این زمینه ی علمی تیتروار قید شده است:
در این حوزه ی محاسباتی، می توان پروژه های کارشناسی ارشد و دکتری بسیاری را در رشته های شیمی، فیزیک، مکانیک و مهندسی مواد تعریف کرد و با توجه به نزدیک به واقعیت بودن نتایج این محاسبات، امکان ادغام این پروژه با پروژه های تجربی و ارائه ی مشاوره به محققین تجربی وجود دارد. در نرم افزارهای محاسباتی ای مانند Quantum ESPRESSO امکان محاسبه ی دقیق این پارامترها وجود داشته و نرم افزارهای جانبی دیگری نیز برای آنالیز های بیشتر و بدست آوردن نتایجی دقیق تر به منظور انتشار مقالات علمی در ژورنال های معتبر فراهم است.
نمونه مقالاتی که در این حوزه منتشر شده اند:
Kim, Ki Chul, Tianyuan Liu, Seung Woo Lee, and Seung Soon Jang. "First-principles density functional theory modeling of Li binding: thermodynamics and redox properties of quinone derivatives for lithium-ion batteries." Journal of the American Chemical Society 138, no. 7 (2016): 2374-2382.
Park, Jong Hoo, Tianyuan Liu, Ki Chul Kim, Seung Woo Lee, and Seung Soon Jang. "Systematic Molecular Design of Ketone Derivatives of Aromatic Molecules for Lithium‐Ion Batteries: First‐Principles DFT Modeling." ChemSusChem 10, no. 7 (2017): 1584-1591.
Tian, Yaosen, Tan Shi, William D. Richards, Juchuan Li, Jae Chul Kim, Shou-Hang Bo, and Gerbrand Ceder. "Compatibility issues between electrodes and electrolytes in solid-state batteries." Energy & Environmental Science 10, no. 5 (2017): 1150-1166.
In the current work, mechanical properties of SiC graphene sheet and influence of temperature on those properties are studied. The purpose of this work is to investigate the temperature dependency of the Young’s modulus and Bulk’s modulus of SiC graphene sheet. To reach these goals, density functional theory (DFT) and quasi-harmonic approximation (QHA) methods are used to calculate energies of electrons and phonons, and consequently to obtain total energy of system. Results have been compared with existing data from literature and good agreement has been found. It is found that the effect of temperature on the mechanical properties of the SiC graphene sheet is significant.
Ref: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S003810981500407X