Geri Dön

Single nanoparticle sensing with nanoelectromechanical resonators operating at nonlinear regime

Doğrusal olmayan rejimde çalışan nanoelektromekanik rezonatörlerle tekli nanoparçacik algılama

  1. Tez No: 574694
  2. Yazar: MERT YÜKSEL
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET SELİM HANAY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  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: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 77

Özet

Nano boyutta çalışan makineler, sağlık ve biyomedikal tarama için önemli bir teknolojik fırsat sunmaktadır. En son teknolojiye sahip bu nano makineler, geniş titreşim genliklerinde kontrolü için mühendislik araçları mevcut olmadığından dolayı genellikle küçük titreşim genliklerinde çalıştırılır.Nanoelektromekanik Sistemler (NEMS), büyük biyomoleküller ve nanopartiküllerin kütle spektrometrisini gerçekleştirmek için umut verici bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır. Nanopartiküller, nanoteknoloji alanında büyük bir öneme sahiptir, çünkü bunlar erken dönemde potansiyel kirlenmeleri göstermek veya kanser tedavisi için ilaç taşıyıcı olarak görev yapmak için kullanılabilinir. Nano boyuttaki nesneler NEMS sensörüne tek tek indiğinde, sensörün rezonans frekansında ağırlıklarına orantılı olarak çözülebilir kaymalar yaratırlar. NEMS sensörlerinin çalıştığı aralık, genellikle faz kilitli döngülerin frekans izlemesine dayanan yüksek hassasiyetli şemaların kolayca kullanılamadığı, nonlineerite başlangıcı ile sınırlıdır. Bu çalışmada, lineer olmayan rejimde çalışarak ve nano parçacıkların sebeb olduğu frekans kaymalarını hızlı ve hassas bir şekilde ölçmek için bir ölçüm mimarisi geliştirdik. Altın nano partiküllerin kütlesini tek tek karakterize etmek için bu mimariyi kullandık ve aynı nanopartiküllerin lineer kütle algılamaya dayalı bağımsız ölçümlerini yaparak sonuçları doğruladık. Tekniğin uygulanabilirliği test edildikten sonra, doğrusal olmayan rejimde sıralı olarak çalışan iki modu kullanarak yaklaşık beş yüz nano parçacığı ayrı ayrı inceleyerek 20 nm altın nanoparçacık numunesinin kütle spektrumunu elde ettik. Burada kullanılan teknik sınırlı bir dinamik aralığa sahip olan küçük nanomekanik yapılar için kullanılabilir.

Özet (Çeviri)

Machines working at the nanoscale dimensions offer an important technological opportunity for healthcare and biomedical screening. State-of-the-art nano-machines are usually operated at small displacements, since engineering tools for their control at large vibration amplitudes have so far been absent. Nanoelectromechanical Systems (NEMS) have emerged as a promising technology for performing the mass spectrometry of large biomolecules and nanoparticles. Nanoparticles constitute an important family in the nanotechnology toolbox, because they indicate potential pollutions early on, or can be designed to act as drug carriers for cancer therapy. As nanoscale objects land on NEMS sensor one by one, they induce resolvable shifts in the resonance frequency of the sensor proportional to their weight. The operational regime of NEMS sensors is often limited by the onset-of-nonlinearity, beyond which the highly sensitive schemes based on frequency tracking by phase-locked loops cannot be readily used. Here, we develop a measurement architecture to operate at the nonlinear regime and measure frequency shifts induced by analytes in a rapid and sensitive manner. We used this architecture to individually characterize the mass of gold nanoparticles and verified the results by performing independent measurements of the same nanoparticles based on linear mass sensing. Once the feasibility of the technique is established, we have obtained the mass spectrum of a 20 nm gold nanoparticle sample by individually recording about five hundred single particle events using two modes working sequentially in the nonlinear regime. The technique obtained here can be used for thin nanomechanical structures which possess a limited dynamic range.

Benzer Tezler

  1. Towards mode shape independent nanoelectromechanical mass spectrometry under atmospheric conditions

    Atmosfer koşulları altında mod şeklinden bağımsız nanoelektromekanik kütle spektrometrisine doğru

    BATUHAN EMRE KAYNAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY

  2. Sensing and characterization of single nanoparticles by vacuum-free nanoelectromechanical systems with an integrated polymeric lens

    Polimerik lens entegre edilmiş ̧ vakumsuznanoelektromekanik sistemler ile tekil nanoparçacıkların algılanması ve karakterizasyonu

    RAMAZAN TUFAN ERDOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET SELİM HANAY

  3. Development of polymer coated nanoparticles and polymer bridged magnetic luminescent hybrids

    Polimer kaplı nanoparçacıkların ve polimer köprülü manyetik lüminesan hibritlerin geliştirilmesi

    HANDE ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Polimer Bilim ve TeknolojisiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. H. FUNDA YAĞCI ACAR

  4. A model for an optical ring microresonator towards nanoparticle detection

    Nano parçacıkların tespit edilmesinde kullanılan optik halka mikro rezonator için bir model

    FARUK AHMETI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Şehir Üniversitesi

    Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KAŞİF TEKER