Geri Dön

Protein integrated light-emitting diodes

Protein entegre ışık yayan diyotlar

PDF İndir

  1. Tez No: 434276
  2. Yazar: RUSTAMZHON MELIKOV
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SEDAT NİZAMOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

Verimli mavi ışık yayan diyotların icadı, parlak ve enerji tasarruflu beyaz ışık kaynaklarına yol açtı, böylece geleneksel ışık kaynaklarıyla değişilebilecek potansiyele sahip olurlar. Katı hal aydınlatma için beklenen yüksek talep, büyük elektronik atik miktarina yol açacaktır. Katı-hal aydınlatma şimdiye kadar yapay veya mühendislik dalgaboyu-dönüştürücü malzemeleri olan fosfor, sentetik boyalar ve inorganik nanokristalleri kullanmaktadır, ama bu malzemeler toksik ve nadir toprak malzemelerini kullanir. Böylece, yeşil malzemelerin elektronik içine entegrasyonu, çevre koruma ve sürdürülebilirlik için daha önemli hale gelmektedir. Burada, ilk kez LEDlere proteinlerin bütünleşmesini sunuyoruz. Bu çalışmada, mavi LED'lerin elektrolüminesanı ve floresan proteinlerin fotolüminesansı kullanılarak renk dönüşümü gösterilmektedir ve ipek hidrojel malzemesi ışık yayan diyotlar (LED'ler) için bir lens materyali olarak tanıtılmıştır. Mümkün olabilecek maksimum renk aygılama indeksi ve diğer optik parametreleri hesaplamak için 12 floresan proteini kullanarak beyaz ışık üretimini simüle ettik. Deneysel şekilde biyolojik kaynaklı floresan proteinler kullanılarak elde edilen sıcak, gün ışığı ve soğuk beyaz LED'ler sıvı kristal ekranlarda ve genel aydınlatmalarda kullandık. Optimize edilmiş ve üretilmiş floresan proteinlerinin çip ölçekli entegrasyonuna ve beyaz ışık üretimine olanak sağladığını gösterdik. Sarı fosfordan yapılmış geleneksel beyaz LEDlerden daha yüksek CRI değeri (68) olan bu biyomalzeme tabanlı LED'le 83e kadar CRI ve en fazla 6.7 lm / W ışık verimliliği sergilemiştir. Farklı protein yayıcıların kombinasyonları uygulamaya özel ışık kaynakları için hassas fotometrik değerlerin avantajlı şekilde kullanılmasına olanak sağlamıştır. Daha sonra, sistematik şekilde çeşitli konsantrasyonlarda olan ipek hidrojel lenslerin özellikleri olan geçirgenliğini ve ışık çıkarma verimliliğini inceledik. Kubbe ve krater şeklindeki hidrojel lens yapılarının üzerindeki yüksek kontrollu mekansal radyasyon yoğunluğunun dağılımını gösterdik. Mekansal radyasyon deneysel sonuçları teorik modellenmiş ipek hidrojel lensler ile tamamlanılmıştır. Ayrıca, 3.0 % ağırlıklı bir ipek konsantrasyonda hidrojel lensler, 94 % ışık çıkarma verimliliğini göstermektedir. İpek hidrojel, ışık yayan diyotlar için alternatif bir çevre dostu lens materyali olarak gösterilebilir. Bu çalışmada proteinlere dayalı katı hal aydınlatmalarda yeni yol açıldığını gözlemleyebiliriz.

Özet (Çeviri)

The invention of efficient blue light-emitting diodes (LEDs) opened up a way toward bright and energy-saving white light sources which have a significant potential to replace conventional light sources. Solid state lighting (SSL) has so far been based on artificial or engineered wavelength-converter materials such as phosphors, synthetic dyes and inorganic nanocrystals without considering their environmental effects (e.g., toxicity). The expected high future-demand for SSL will lead to the generation of massive amount of electronic waste (e-waste). The integration of green materials into SSL can enhance environmental protection and sustainability. For this purpose, we integrated fluorescent and transparent proteins on light-emitting optoelectronic device structures to demonstrate eco-friendly LEDs. In this study, we used fluorescent proteins as color conversion materials and we introduced silk fibroin hydrogel as a lens material for light emitting diodes. The combinations of different protein emitters enable sensitive tuning of photometric quantities for application-specific lighting sources. To understand the technological limits of fluorescent protein integrated white LEDs, we simulated numerically white light generation using combinations of fluorescent proteins to calculate the maximum-attainable color rendering index and luminous efficacy of radiation. We experimentally optimized the expression and purification levels of fluorescent proteins that allow for chip-scale integration of proteins and white light generation. We demonstrated warm, daylight and cool white LEDs using biologically-derived fluorescent proteins for general lighting. These biomaterial-based LEDs exhibited color-rendering indices of up to 83, which is higher than conventional white LEDs made of yellow phosphor (around 68), and luminous efficiencies of up to 6.7 lm/W. Furthermore, we exhibited their use in liquid-crystal television (TV) for the first time. In addition, we explored silk fibroin as a bio-friendly alternative to conventional polymers for lens application in light emitting diodes. We systematically investigated the properties of the silk hydrogels including transmittance and light extraction efficiency at various concentrations for LED lenses. We demonstrated a high-control on the intensity distribution of spatial radiation via dome- and crater-shaped hydrogel lens structures. Hydrogel lenses with a silk fibroin concentration of 3.0 wt% showed the maximum light extraction efficiency of 94%. The experimental results of spatial radiation were complimented with the theoretical modelling of silk hydrogel lenses. The results based on eco-friendly fluorescent and silk proteins point toward a new direction in solid-state lighting.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    648300

    Novel quantum dot and fluorescent protein based liquidlight-emitting diodes and luminescent solar concentrators

    Yeni kuantum nokta ve floresan protein tabanlı sıvı ışık yayan diyotlar ve lüminesans güneş konsantratörleri

    SADRA SADEGHI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDAT NİZAMOĞLU

  2. Tez No

    23615

    Immobilization of bacteriorhodopsin on synthetic membranes

    Bacteriorhodopsinin sentetik bir zara tutturulması

    VEDAT SEDİROĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1992

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    DOÇ. DR. İNCİ EROĞLU

  3. Tez No

    785875

    Biochemical, biophysical and kinetic characterization of haemophilus influenzae ferric binding protein

    Haemophılus ınfluenzae demir bağlayan proteinin biyokimyasal, biyofiziksel ve kinetik karakterizasyonu

    GÖKŞİN LİU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    BiyofizikSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEHRA SAYERS

    PROF. DR. CANAN ATILGAN

  4. Tez No

    850190

    Revealing the dynamic changes induced by various peptides on TCR-pMHC via molecular dynamics simulation techniques

    TCR-pMHC'de çeşitli peptidlerin neden olduğu dinamik değişimlerin moleküler dinamik simülasyon teknikleri ile ortaya çıkarılması

    ELİF NAZ BİNGÖL AKSOY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    BiyofizikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. PEMRA ÖZBEK SARICA

  5. Tez No

    246298

    Conformational transitions of proteins explored by Monte Carlo simulations integrated with collective modes

    Proteinlerde konformasyonel geçişlerin kolektif modlar ve Monte Carlo simülasyon teknikleri ile incelenmesi

    NİGAR KANTARCI ÇARŞIBAŞI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    BiyomühendislikBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Bölümü

    PROF. PEMRA DORUKER TURGUT

    PROF. TÜRKAN HALİLOĞLU

Geri Dön