Search

Protein ve polipeptitlerde, 3D yapının biyolojik aktivite üzerinde büyük etkisi olduğu bilinmektedir. Biyolojik olmayan ancak nanoteknolojik uygulamalar açısından önem taşıyan bazı polimerlerde de konformasyon ve işlev arasında ilişki bulunmuştur. Bu gerçekler, proteinlerin hangi fiziksel koşullar altında, neden ve nasıl katlandığı sorusunu gündeme getirmektedir. Son yıllarda çok sayıda teorik ve deneysel çalışma, bu tür makromoleküllerin 3D kararlı yapısının belirlenmesi üzerine odaklanmıştır.Özellikle proteinler ve spin camlar gibi kompleks sistemlerin potansiyel enerji yüzeyleri çok sayıda lokal minimuma sahip olup girintili çıkıntılıdır. Simülasyon sırasında sistemin bu lokal minimumlardan birine takılması sonucu sistemin konfigürasyon uzayı yeterince örneklenemez. Bu nedenle sisteme ilişkin bulunan değerler büyük ölçüde gerçeği yansıtmaktan uzaktır. Başta multikanonik teknik olmak üzere genelleştirilmiş küme algoritmaları, potansiyel enerji yüzeyinde bir boyutlu bir rasgele yürüyüş yaparak sistemin olası tüm konfigürasyonlarının örneklenmesini olanaklı kılar. Multikanonik simülasyon tekniği, klasik simülasyon tekniklerinin birçoğunda karşılaşılan kritik yavaşlama, ergodisitenin bozulması gibi sorunlarda iyileşme sağlamıştır. Bu tür sorunlarla sık karşılaşılan faz geçişi ve optimizasyon problemlerinde multikanonik algoritma, metropolis, heat-bath gibi algoritmalarla karşılaştırıldığında üstünlüğe sahiptir.Bu çalışmada genelleştirilmiş küme algoritmaları; çözücü içerisindeki çeşitli polipeptit zincirlerinde birincil (primary, amino asit dizilimi) yapıdan yola çıkılarak ikincil yapının konformasyon uzayının belirlenmesi amacıyla kullanılmıştır. Genel anlamda, polipeptit zincirlerinin içinde bulunduğu ortam ile etkileşmesini ifade eden çeşitli çözücü (solvent) yaklaşımları simülasyonlarda kullanılarak, çözücü moleküllerinin protein ve polipeptit konformasyonları üzerindeki etkisi derinliğine irdelenmiş, çözücü modellerinin doğasındaki fiziksel etkileşmeler göz önüne alınarak geçerlilikleri araştırılmıştır. Bu etkileşmelerin, simülasyon algoritmalarının işleyişi üzerindeki etkileri de araştırılarak çeşitli algoritmaların bu sistemlerin incelenmesindeki kullanılabilirliği tartışılmıştır.Anahtar Kelimeler: Protein katlanması, simülasyon teknikleri, çözücü etkileri, multikanonik teknik. It is well known that 3D structure of proteins and polypeptides plays an important role due to their biological activities. The relation between structure and function is also identified for some polymers which are non-biologic and have important nano-technological applications. These facts pronounce some important questions such that how and why proteins fold. In recent years, number of theoretical and experimental studies focus on the determination of 3D stable structures of these kind of macromolecules.Complex systems like proteins and spin glasses have rough energy landscape consisting tremendous number of local minima. In simulation process, if the systems is trapped in one of the these local minima, configuration space of the system cannot be sampled effectively. In this case, the obtained data for the system would be far from the reality. Generalized ensemble algorithms, specially multicanonical technique, perform a one-dimesional random walk in energy space and enables one to sample all possible configurations of the system. Multicanonical simulation technique overcomes the problems on ergodicity, critical slowing down and trapping which are encountered in conventional simulation methods. Therefore, it has an advantage in phase transition and optimization problems compared to metropolis and heat-bath algorithms.Generalized ensemble techniques have been used for the determination of conformational space of secondary structure of polypeptide chains in solvent starting from their amino acid sequence. Solvent approximations, which mimics the interaction of polypeptide chain with the environment, was used in simulations and effects of solvent molecules on protein conformations were investigated. Validity of solvent models was discussed by means of all known physical interactions. The effects of these interactions on functions of simulation algorithms was also investigated and feasibility of various algorithms in simulation of these systems were discussed.Keywords: Protein folding, simulation techniques, solvation effects, multicanonical technique. 117

Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) yöntemiyle hidrojenlenmiş amorf silisyum (a-Si:H) katkılanmamış tabakanın p- ve n-tipi katkılanmış hidrojenlenmiş nanokristal silisyum (nc-Si:H) tabakalar arasında üretilmesiyle elde edilmiş olan p-i-n diyotun elektriksel özellikleri incelenmiştir. Akım-gerilim ölçümleriyle diyottaki eklemleri oluşturan yapıların kaliteleri hakkında fikir sahibi olunmuştur. Diyot ideallik faktörü, doğrultma faktörü ve akımın gerilime göre üstel davranışı p-i-n eklem yapısının standart kalitede olduğunu göstermiştir. Yarıiletken malzemelerdeki kusur seviyeleri hakkında nicel bilgi sunan admitans yöntemi, p-i-n diyot yapısında ileri besleme altında kullanılmıştır. Sığa-frekans-gerilim tayfında gözlenmiş olan negatif sığa etkisi makul bir eşdeğer devre ile matematiksel olarak MATLAB yazılımında altprogram yapısı kullanılarak modellenmiştir. Negatif sığa etkisinin eşdeğer devrede bobin kullanılarak benzetim yapılabildiği gösterilmiştir. Aynı zamanda, başarılı bir benzetim için eşdeğer empedans değerine yüklenmesi gereken frekans bağımlılığı AC hopping iletimi ile bağdaştırılmıştır. The electrical properties of the p-i-n diode, obtained by producing hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) undoped layer between p- and n-type doped hydrogenated nanocrystalline silicon (nc-Si:H) by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), were investigated. By means of current-voltage measurements, an idea about the qualities of the structures that make up the junctions in the diode was obtained. The diode ideality factor, the rectification factor, and the exponential behavior of the current with respect to stress have been shown to be the standard quality of the p-i-n joint structure. The admittance method, which provides quantitative information about the defect levels in semiconductor materials, has been used under forward bias in the p-i-n diode structure. The negative capacitance effect observed in the capacitance-frequency spectrum is modeled using a mathematical subprogram structure in MATLAB software with a reasonable equivalent circuit. It has been shown that the negative capacitance effect can be simulated using the coil in the equivalent circuit. At the same time, the frequency dependency, which must be loaded into equivalent impedance for a successful simulation, is correlated with AC hopping conduction. 65

Bu çalışmada L2_1 yapısına sahip Ni2Mn-temelindeki manyetik şekil bellek yapıların elastik ve titreşimsel özellikleri,yoğunluk fonksiyoneli teorisi ve yoğunluk fonksiyonu perturbasyon teorisi kullanılarak incelendi. Bu tür materyallerde martensitik faz geçişleri nedeniyle kübik austenite fazının kararsız olduğu bilinen bir durumdur. Bu bilgiyi doğrulayacak şekilde çalışmadaki tüm sistemler için fonon spektrumlarında enine akustik dalda [& & 0] doğrultusunda anomali gözlendi. Gözlenen anomali incelenen sistemlerin enine deformasyonlara karşı kararsız olduğunu göstermektedir. Özellikle Ni2MnIn için fonon dispersion eğrileriyakın tarihte yapılan nötron saçılması deneyi ile iyi bir uyum içindedir. Gözlenen anomali, elde ettiğimiz düşükenine elastik modülü ve büyük anisotropik oran değerleri tarafından da doğrulanmıştır. Spin polarizasyonluFermi yüzeyi hesapları, gözlenen anomalinin temel nedenlerinden biri olarak aşağı spin bandlarının oluşturduğu keskin Fermi yüzeylerini birleştiren phonon perturbasyon vektörlerini göstermektedir. In this work, the elastic and vibrational properties of stoichiometric L2_1 structure of Ni2Mn-based Magnetic Shape Memory alloys are studied within Density Functional Theory and Density Functional Perturbation Theory. For this materials, the instability of cubic phase due to the martensitic transformations is a known issue. A vibrational anomaly is observed in phonon spectra of all the systemsin the present study at the transverse acoustic mode (TA_2) in the [& & 0] direction. This anomaly is an indication of the structural instability of this materials to shear deformation. Especially for Ni2MnIn, phonondispersion curves are in good agreement with the results of recent neutron scattering experiments. The observed anomaly is also verified by the low shear modulus and large elastic anisotropy ratio. Spin polarized Fermi surface calculations show that one of the main reasons of the observed phonon anomalyis the nesting vectors connecting the sharp surfaces of minority spin bands. 75

Bu çalışmada, kübik L21 geometrisine sahip iki yeni yarı-metalik tam-Heusler bileşikleri olan Co2CrAs ve Co2CrSb için elektronik, menyetik ve yapısal özellikler verilmiştir. Hesaplamalar, düzlem dalga sözde-potansiyel metodu ve değiş tokuş korelasyon fonksiyonelleri için spin-polarize genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı ışığında yoğunluk fonksiyoneli teorisine dayanmaktadır. Sistemlerin elektronik bant yapıları ve durum yoğunlukları, Fermi düzeyinde aşağı spin elektronik durum yoğunlukarının sıfırlanması ile tam bir spin polarizasyonu oluşturarak yarı-metalik karakter göstermektedir. Her iki sistemin L21 yapısında hesaplanan manyetik momentleri 5.00?B değerindedir ve büyük ölçüde krom atomu kaynaklıdır. Aşağı spin durumlarında enerji boşlukları, iki farklı alt örgüdeki kobalt atomlarının 3d durumları tarafından sınırlandırılmıştır. Sistemlerin oluşma entalpileri negatif değere sahiptir ve kendini oluşturan elementlerin katı bileşikerine bozulmaya karşı kararlılığını gösterir. In this study, we present the electronic, magnetic, and structural properties of two novel half-metallic full-Heusler compounds, Co2CrAs and Co2CrSb, in cubic L21 geometry. The calculations are based on the density functional theory within plane-wave pseudopotential method and spin-polarized generalized gradient approximation of the exchange-correlation functional. The electronic band structures and density of states of the systems indicate half-metallic behavior with vanishing electronic density of states of minority spins at Fermi level, which yields perfect spin polarization. The calculated magnetic moments of both systems in L21 structure are 5.00?B, which are largely localized on the chromium site. The energy gaps in minority spin states are restricted by the 3d-states of cobalt atoms on two different sublattices. The formation enthalpies for both structures are negative indicating stability of these systems againstdecomposition into stable solid compounds. 62