Geri Dön

Mass and stiffness spectrometry of nanoparticles and bio-molecules by nanoelectromechanical systems

Nanoparçacık ve bio-moleküllerin kütle ve sertliklerinin nanoelektromekanik sistemler ile ölçülmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 520238
  2. Yazar: EZGİ ORHAN
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 87

Özet

KÜtle Spektrometrisi moleüllerin kÜtlesinin Ölçülmesinde sıklıkla kullanılan bir tekniktir. Nanoelektromekanik Sistemler kullanılarak sensör üzerine gelen parçacığın kütlesini ve mekanik yapı üzerindeki konumunu bulmak, yapının ilk iki titreşim mod frekansındaki değişimlere bakılarak mümkündür. Ayrıca üç mod titreşim modundaki frekans kaymaları ile de Esneklik Katsayısı, kütle ve mekanik yapı üzerindeki pozisyon bilgilerine ulaşmak mümkündür. Daha fazla mekanik moddan alınan frekans değişimi bilgileri yumuşak analitlerin şekil özelliklerine ulaşmak için kullanlabilir ve global şekil bilgisinin oluşturulmasına izin verir. Deneyleri gerçekleştirmek için kullanılan cihazların üretim aşamaları Bilkent Üniversitesi'ndeki Uluslararası Nanoteknoloji Merkezi'nde ve Sabancı Üniversitesi Nanoteknoloji Araştrma ve Uygulama Merkezi'nde tamamlanmıştır. İlk olarak Elektrospray Iyonizasyon yöntemi ile moleküllerin oluşturulması ve NEMS'e iletilmesi için düşük vakumda kullanılacak deney düzeneği kurulmuştur. Silikon devre levhasının arkadan KOH ile aşındırılması ile çift ankastreli yapı üretilmiştir. ancak bu yöntemle üretim tekrar edilmesi zor ve zahmetlidir. Daha sonra, analiti NEMS yüzeyine göndermek için Matriks Destekli Lazer Yüzeyden Çıkarma ve İyonizasyon (MALDI) yöntemi altın nanoparçacıkları ,HeLa hücrelerinden alınan sentrozom organeli ve M13ke bakteriyofaj deneylerinde kullanılmıştır. Çift ankastreli yapının ilk dört düzlem dışı modu gerçek zamanlı deneylerde kullanılmıştır. Biyomolekül deneylerinde matrix tuzunun yapının tüm yüzeyinin kaplanmamasına çalışılmıştır. Faza kilitli Çevrim yöntemi her mod için eş zamanlı olarak uygulanmıştır. Yüzeye tutunan analitin yarattığı frekans kaymalarını kullanarak kütle, büyüklük, Esneklik Katsayısı ve pozisyon ölçümü için analitin yarıküre olduğu varsayılarak bir yöntem önerilmiştir ve üç mod frekans kaymaları kullanılarak kütle, Esneklik Katsayısı ve pozisyon değerleri bulunmuştur.

Özet (Çeviri)

Mass spectrometry (MS) is a technique used frequently in mass measurements in order to identify mass of the molecules. Nanoelectromechanical systems are highly sensitive to adhered species, thus using NEMS devices, it is possible to perform NEMS-MS where not only the inertial mass of the molecules but also the position of the adhered particle can be found out by resolving the adsorbate-induced frequency shifts in the first two modes.By using frequency shifts obtained from three mechanical modes, it is possible to obtain stiffness of the adsorbate in addition to its mass and position on the resonator when the Young's modulus of the analyte and the resonant structure are comparable. For soft analytes, multimode information can be used to obtain shape properties of analytes and allows for image reconstruction from global image features. In order to conduct our experiments, we fabricate NEMS resonators whose transduction method is electrothermal actuation and piezoresistive detection. Fabrications of the devices are completed in National Nanotechnology Research Center (UNAM) in Bilkent University and Sabanc{\i} University Nanotechnology Research and Application Center (SUNUM).Initially, low vacuum apparatus is built to perform NEMS-MS using Electrospray Ionization(ESI) for molecule delivery. In order to direct particles to resonator, the fabrication of a doubly clamped beam is planned in a way that the orifice was etched through silicon wafer from the backside with KOH etch.This fabrication method, however, is tedious and hard to fabricate consistently.Then, Matrix Assisted Laser Desorption and Ionization (MALDI) is implemented to deliver particles towards the resonator.Different analyte types which are gold nanoparticles, centrosome organelles of HeLa cells and M13ke bacteriophages are used in the experiments.We use first four out-of-plane modes of the doubly-clamped beam resonator for real-time study of the adsorbates. For biomolecule detection, care was taken to prevent uniform coverage of matrix molecules. Phase-locked-loop(PLL) operation is simultaneously performed for the first four modes of the resonator.Using frequency shifts of the four modes due to the adsorption, we propose a method in which we assume the analytes adhered on the beam are hemispherical to obtain mass and stifffness, size and positions of the analytes. Using three mechanical modes, stiffness, mass and position vaues are calculated.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    100804

    Copyrolysis of avgamasya asphaltite and Göynük oil shale for pitch precursorsi characterisation and carbon fibre production

    Zift eldesi için avgamasya asfaltiti ve Göynük bitümlü şistinin kopirolizi: Zift karakterizasyonu ve karbon fiber üretimi

    MEVLUDE EBRU APAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2000

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. M. FERHAT YARDIM

  2. Tez No

    386996

    Elektrospinning tekniği ve UV ışımasının eşzamanlı olarak uygulanması ile nanofiber membranların uygulanması hazırlanması ve kıymetli metallerin adsorpsiyonunda

    Preparation of nanofiber membranes by the implementation of electrospinning technique and UV radiation simultaneously and application on adsorption of precious metals

    BİHTER ZEYTUNCU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN

    PROF. DR. ONURALP YÜCEL

  3. Tez No

    733273

    Wilson hastalarında serum değişken ve göreceli değişken bakır düzeylerinin klinik parametreler ve multiparametrik karaciğer MRI bulgularıyla karşılaştırılması

    The evaluation of exchangeable and relative exchangeable copper with clinical parameters and multiparametric liver MRI findings in patients with wilson disease

    BEKİR MERT DURUKAN

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    GastroenterolojiHacettepe Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HATİCE YASEMİN BALABAN

  4. Tez No

    395433

    Üretim parametrelerinin kefirin fizikokimyasal, mikrobiyolojik ve duyusal özellikleri üzerine etkisi ile üretilen kefirlerin peptid profilinin belirlenmesi

    Effect of production parameters on physicochemical, microbiological and sensorial properties of kefir, and determination of peptide profile in produced kefir

    AYŞE AŞCI ARSLAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Gıda MühendisliğiAkdeniz Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET KÜÇÜKÇETİN

  5. Tez No

    467854

    Düşeyde düzensiz bina türü yapıların deprem performanslarının pasif enerji sönümleyiciler ile iyileştirilmesi

    Enhancing seismic performance of vertically irregular building-type structures by passive energy dissipation devices

    HAKAN KOÇAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    İnşaat MühendisliğiUşak Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ELİF ÇAĞDA KANDEMİR MAZANOĞLU

Geri Dön