Formation of pyrene excimers in mesoporous organically modified silica thin films for visual detection of nitroaromatic explosives
Nitroaromatik patlayıcıların gözle görülebilir tespiti için mezo boşluklu organik olarak modifiye edilmiş silika ince filmlerde pyren ekzimerlerinin oluşumu
- Tez No: 335614
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Pyren çok halkalı aromatik bir hidrokarbon bileşiktir. İki pyren molekülünün çok yakın etkileşimiyle oluşan ekzimer ışımasından dolayı pyren, yaygın bir şekilde tespit edici ve algılayıcı molekül olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, parlak pyren ekzimer ışımasına sahip mezo boşluklu ince filmler hazırlanmıştır ve bu filmlerin; hızlı ve gözle görülebilir nitroaromatik patlayıcı buharı tespitinde uygulaması gösterilmiştir. Işıyan filmler, pyren moleküllerinin basit bir sol-jel metoduyla kalıp molekül kullanmadan üretilen, mezo boşluklu organik olarak modifiye edilmiş silika (ormosil) yapıya fiziksel olarak hapsedilmesiyle elde edilmiştir. Hem boşluklu hem de boşluksuz ormosil ince filmlerde pyren ekzimerlerinin oluşumu ve kararlılığı incelemiştir. Boşluklu filmlerde ekzimer ışımasının boşluksuz filmdekine oranla önemli derecede daha parlak ve daha kararlı olduğu görülmüştür. Pyren ekzimerlerinin boşluklu filmlerdeki beklenmedik kararlılığı, pyren moleküllerinin nano ölçekli boşluğa sahip ormosil yapıda sıkıştırılmasından kaynaklanmaktadır. Bu çalışmada, içine pyren hapsedilmiş boşluklu ve floresan filmlerin nitroaromatik patlayıcı algılama işlevleri incelenmiştir. Filmler, TNT buharına maruz bırakıldığında hızlı ve gözle görülebilir bir floresans sönümlenme göstermiştir. Yaklaşık 100 nm kalınlığındaki boşluklu bir filmin, 30 saniye boyunca TNT buharına maruz bırakıldıktan sonra floresans sönümlenme verimi % 55,6 olarak hesaplanmıştır. Filmlerin floresans sönümlenmesinin UV ışığı altında kolay bir şekilde gözlemlenebilmesi, nitrolu patlayıcıların çıplak gözle tespitine olanak sağlamaktadır. Ekzimer ışımasının, birçok aromatik ve aromatik olmayan bileşik arasında trinitrotoluen (TNT), dinitrotoluen (DNT) ve nitrobenzen (NB) gibi nitroaromatik bileşiklere karşı seçici özellik gösterdiği gözlemlenmiştir. Ayrıca, filmlerin sönümlenmiş ekzimer floresansı; filmlerin su ile kolay bir şekilde yıkanmasıyla geri kazanılabilmektedir. Filmlerin en az beş kez yıkanıp tekrar kullanılabildiği gösterilmiştir. Bundan dolayı, pyrenli ormosil ince filmler nitroaromatik patlayıcı tespiti uygulamaları için basit malzemeler olarak sunulabilir.
Özet (Çeviri)
Pyrene is a polycyclic aromatic hydrocarbon compound. Pyrene has been extensively applied as probing and sensing molecule because of excimer fluorescence which is formed upon interaction of two pyrene molecules in close proximity. In this thesis, we prepared porous thin films with bright pyrene excimer fluorescence and demonstrated their application in visual and rapid detection of nitroaromatic explosive vapors. The fluorescent films were obtained by physically encapsulating the pyrene molecules in the mesoporous organically modified silica (ormosil) networks which were synthesized via a facile template-free sol-gel method. Formation and stability of pyrene excimers were investigated in both porous and nonporous ormosil thin films. Excimer emission was found to be significantly brighter and more stable in porous films compared to nonporous films. The excellent stability of the pyrene excimers in the porous films is due to the nanoscale confinement of pyrene molecules in the porous ormosil network. We studied the nitroaromatic explosive sensing performances of the pyrene doped porous films. Films exhibited a rapid and visible fluorescence quenching when they were exposed to TNT vapor. Fluorescence quenching efficiency of an approximately 100 nm thick porous film was calculated to be 55.6 % after exposure to TNT vapor for 30 seconds revealing a rapid sensing behavior. Fluorescence quenching of the films can be easily observed under UV light enabling naked-eye detection of nitroaromatic explosives. A selective quenching was observed in the excimer emission against vapors of nitroaromatic molecules; trinitrotoluene (TNT), dinitrotoluene (DNT) and nitrobenzene (NB) among various aromatic and nonaromatic compounds. Furthermore, quenched excimer emission of the films can be recovered by simply washing the films with water. It is shown that the films can be reused for at least five times after washing. To this respect, pyrene doped ormosil thin films can be presented as facile materials for nitroaromatic explosive sensing applications.
Benzer Tezler
- Investigation on emission features on TTBC aggregates in PVA fiber mats by electrospinning
TTBC boya molekillerinin elektrodokuma PVA lifleri içerisindeki ışıma özelliklerinin incelenmesi
BENGİSU ÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA M. DEMİR
PROF. SERDAR ÖZÇELİK
- Photoinitiated metal-free controlled/living radical polymerization using polynuclear aromatic hydrocarbons
Polinükleer aromatik bileşikler kullanarak ışıkla başlatılmış metal içermeyen atom transfer radikal polimerizasyonu
ANDRIT ALLUSHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Preparation pyrene bearing asymmetric block copolymer for sensing applications as a fluorescent chemosensor
Floresan kemosensör olarak algılama uygulamaları için piren içeren asimetrik blok kopolimerin hazırlanması
İLAYDA KORAMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜNYAMİN KARAGÖZ
- İmin grubu içeren yeni kolorimetrik ve fluorimetrik sensörlerin hazırlanması
The preparation of novel fluorimetric and colorimetric sensors bearing imine group
DİLEK TURHAN
- Visible light induced conventional step-growth and chain-growth condensation polymerizations by electrophilic aromatic substitution
Elektrofilik aromatik sübstitüsyon reaksiyonlarıyla görünür bölge ışığı ile geleneksel basamaklı ve zincir yoğunlaşma polimerizasyonları
EMİRHAN GENÇOSMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
