Synthesis and characterization of sensor microparticles templated from cholesteric liquid crystals
Kolesterik sıvı kristal şablonlu sensör mikro parçacıkların üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 642792
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Doğadaki yapısal renklenme, özellikle bukalemun derilerinde bulunanların kristal düzeni ve duyarlı özellikleri sensör uygulamaları için yapay fotonik malzemeler üretmemize ilham verdi. Bu çalışmanın ilk bölümünde, görünür ışığın Bragg yansımasına izin veren periyodik yapılara sahip polimerik mikro parçacıkların şablon sentezi için kolesterik sıvı kristalleri kullandık ve sensör olarak kullanılacak bu mikro parçacıkların optik görünümü ve iç yapısını anlamak için karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirdik. İkinci bölümde ise polimerik mikro parçacıkların uçucu organik bileşiklere (UOB) karşı tepkilerini test ettik ve optik yanıtı kolorimetrik görüntüleme ile nicelleştirdik. Şaşırtıcı bir şekilde parçacıkların 100 ppm mertebesinde tolüen gazına karşı duyarlı olduklarını gösterdik. Daha sonra tepki karakteristiğini araştırdık ve parçacıkların UOB maruziyeti ile tepkisinde sıvı kristal elastikiyetinin kritik rolü olduğunu belirledik. Böyle yüksek bir hassasiyetin, kolesterik sıvı kristal şablonlu parçacık sentezi sırasında izlediğimiz, elastik enerjinin anizotropik polimer ağında depolanmasıyla sonuçlanan kritik adımlar sonucu elde edildiğini bulduk. Son olarak bu çalışmada, sensör testlerine ek olarak uçucu organik bileşiklerin kolay ve güvenilir çevrimiçi takibi için giyilebilir optik cihazlara kolay uyum sağlayan parçacık destekli sensör çipleri tasarlama çalışmalarımızı sunduk. Sonuçlar, kolesterik sıvı kristal şablonlu parçacıklardan geliştirilen UOB sensörlerinin, önemli bir hassasiyet kaybı olmadan birden çok kez kullanılabileceğini ve hızlı, hassas ve pilsiz algılama sunduğunu kanıtlamıştır.
Özet (Çeviri)
Structural coloring in nature, especially the crystalline ordering and responsive characteristics of those found in chameleon skins has inspired us to fabricate artificial photonic materials for sensor applications. In the first part of this study, we employed cholesteric liquid crystals (CLCs) for templated synthesis of polymeric particles with periodic structures that allow visible light to undergo Bragg reflection and performed characterization studies to understand the optical appearance and the internal structure of the polymeric particles to be used as sensors. In the second part, we tested their response against volatile organic compounds (VOCs) and quantified the optical response by including colorimetric imaging. We demonstrated that the particles were responsive against toluene with detection limits, surprisingly in the order of 100 ppm. Then, we investigated the response characteristics and determined the critical role of the liquid crystal elasticity in the response of particles upon VOCs exposure. We found that such a high sensitivity was achieved due to the critical steps we followed during the CLC-templated synthesis of particles that resulted in the storage of an elastic energy in the anisotropic polymer network. In addition to the sensor tests, we presented our efforts to design particle-assisted sensor chips that allow easy integration into wearable optical devices for easy and reliable online tracking of VOC concentrations. The results proved that sensors developed from the CLC-templated particles can be used multiple times without a significant loss of sensitivity and offered rapid, sensitive and battery-free detection.
Benzer Tezler
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Design of functional materials using liquid crystals as molecular templates
Sıvı kristallerin moleküler şablon olarak kullanılmasıyla fonksiyonel malzemelerin tasarlanması
ASLI KARAUSTA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE BÜKÜŞOĞLU
PROF. DR. HALİL KALIPÇILAR
- Katkısız ve ZnO nanoparçacık katkılı NIPAM nanojellerininsentezlenmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of undoped and ZnO nanoparticles doped NIPAM nanogels
OĞUZ GÜRCÜOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Mikro ve mezo gözenekli malzemelere salisilik asit ve steroid yüklenmesi ve salımı
Salicylic acid and steroid loading and release for micro and mesoporous materials
İBRAHİM AVNİ ALEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET SİRKECİOĞLU
- Biyokütleden elde edilmiş karbon tabanlı elektrotların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of carbon-based electrodes derived from biomass
SÜMEYYE ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER