Electrochemical switchable plasmonic surfaces
Elektrokimaysal olarak değiştirilebilen plazmonik yüzeyler
- Tez No: 352025
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Plasmonics, Grating Coupled Surface Plasmon Resonance, Electrochemistry, Dynamic filters, Surface Plasmon Resonance Imaging, Plazmonik, Kırınım Ağı Kuplajlı Yüzey Plazmon Rezonans, Elektrokimya, Dinamik Filtre, Yüzey Plazmon Rezonans Görüntüleme
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Müzik Bilimleri Bölümü
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Bu çalışmada , elektrokimyasal olarak değiştirilebilen kırınım ağı kuplajlı yüzey plazmon yüzeylerinin tasarımı ve üretimini gerçekleştirdik. kırınım ağı yapılarını , ticari olarak temin edilebilen çok amaçlı sayısal diskler(DVDs) kullanılarak ürettik. Atomik kuvvet mikroskobu sonuçlarına göre, kırınım ağı yapılarını sığ ve derin olarak 2 kategoriye ayırdık. Numerik simülasyonlar kullanılarak yüzeylerin plazmonik özellikleri inceledik. Altın ve gümüşü, kırınım ağı yapıları üzerinde plazmon destekleyici metalik katman olarak kullandık. Plazmon rezonanslarının kırılma indisi hassasiyetini , deiyonize su ,hava ve gliserol solüsyonunu dielektrik ortam olarak kullanarak araştırdık. Deneysel sonuçların yansıma spektumu cinsinden numerik simülasyonlarla uyumlu olduğunu gözlemledik. Plazmonik özelliklerin elektrokimyasal olarak değiştirilebilirliği, ayarlanabilir ve değiştirilebilir filtreler ayrıca artırılmış kolorimetrik algılama uygulamalarında kullanılabilir. Plazmonik yüzeylerin üzerine çok ince bakır tabaka indirgedik ve plazmonik özelliklerde geri çevrilebilir değişiklikleri araştırdık. Elektrolit olarak bakır sülfat seçtik. Plazmonik yüzeylere periyodik voltmetri uygularken optik yansımayı takip ettik. Bakırın, altın ve gümüş filmlere düzgün ince tabakalar yerine nanoadalar şeklinde indirgendiğini gözledik. Bakır indirgenmesinin kırınım ağı yapılarının plazmonik özellikleri üzerindeki etkileri Lumerical yazılımını kullanarak simüle ettik ve etkinin 2 katı olduğunu gözledik. Bakır nanoadaların küçük efektif kalınlığı için plazmon rezonans durumunun kaydığı , kalın bakır indirgenmesinde plazmonik rezonansın yok olduğunu gözlemledik. Sonunda, bakır yükseltgenme ve indirgenme reaksiyonlarını uygulanan voltaj değiştirilerek kontrol ettik ve bu sayede rezonans noktasını kaydırdık. Rezonansları sadece değişik molarite için değil ayrıca değişik kırınım ağı yapıları ve değişik plazmon destekleyici metalik katmanlar içinde birçok kez geri çevrilebilir şekilde değiştirdik. Özetlemek gerekirse , nanoyapılı metalik yüzeylerin plazmonik özelliklerinin elektrokimya yardımıyla kontrol edilebileceğini kanıtladık. Değiştirilebilir rezonans yüzeyler, dinamik filtreler yada plazmon rezonans görüntülemede kontrast artırma uygulamalarında kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
In this study, we design and produce grating coupled surface plasmon surfaces which are switched by electrochemistry. Grating structures are fabricated using digital versatile discs (DVDs) which are commercially available. According to atomic force microscopy (AFM) results, we categorize the different grating structures in two groups, namely shallow and deep gratings. Plasmonic properties of the surfaces are investigated using numerical simulations. Gold and silver are used as plasmon supporting metallic layers on gratings. Refractive index sensitivity of the plasmon resonances are studied using deionized water, air and glycerol solutions as the dielectric media and results are compared with simulations. Experimental results are coherent with the simulations in terms of reflection spectra. Electrochemical switching of plasmonic properties may have applications in tunable and switchable filters, as well as enhanced colorimetric sensing. We deposit ultrathin films of copper on plasmonic surfaces and investigate reversible changes in the plasmonic properties. Copper sulfate is selected as the electrolyte. Cyclic voltammetry is performed on plasmonic surfaces while monitoring optical reflectance. Copper is observed to deposit in the form of nanoislands on silver and gold films rather than uniform thin films. The effect of copper deposition on the plasmonic properties of the grating structure is simulated by Lumerical software and is seen to be two fold. For small effective thickness of copper nanoislands, the plasmon resonance condition shifts, whereas for thicker copper deposition plasmonic resonances are eliminated. Finally, copper's oxidation and reduction reactions are controlled by changing applied voltage thus shifting the resonance wavelength. Resonances are switched reversibly multiple times not only for different molarities but also for different grating sructures and plasmon supporting metallic layers . In summary, we demonstrate that plasmonic properties of nanostructured metallic surfaces can be controlled by electrochemistry. Switchable resonance surfaces can be used as dynamic filters or may enhanced contrast in plasmon resonance imaging applications.
Benzer Tezler
- Investigation of ion transport properties of organic electrochemical transistors
Organik elektrokimyasal transistörlerin iyon taşınma özelliklerinin incelenmesi
TUĞÇE KÜÇÜKTARTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT HAKAN YILDIZ
- Metabolit tayinine yönelik biyoesinlenmiş nanomalzemelerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development and applications of bioinspired nanomaterials for metabolite detection
ERDOĞAN ÖZGÜR
Doktora
Türkçe
2016
BiyokimyaHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADİL DENİZLİ
DOÇ. DR. LOKMAN UZUN
- Electrochemical behavior of aminobenzimidazoles in nonaqeous acetonitrile
Susuz asetonitril içerisinde aminobenzimi dazollerin elektrokimyasal davranışı
MUTLU ŞAHİN DOĞAN
- Fenollü atıksuların boru tipi reaktörde elektrokimyasal olarak sürekli arıtımı
Continuous electrochemical treatment of phenolic wastewater in a tubular reactor
BAHADIR K. KÖRBAHTİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDURRAHMAN TANYOLAÇ
- Electrochemical synthesis of some conducting polymers and invstigations of their conduction mechanism ESR technique
Bazı iletken polimerlerin elektrokimyasal yöntemle sentezi ve iletkenlik mekanizmasının ESR tekniği ile saptanması
BANU DEMİRBOĞA
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÖNAL