Fononik kristallerin yüzey akustik dalgaları ile nanoparçacık ayrıştırmada kullanımı
Utilization of phononic crystals in nanoparticle sorting via surface acoustic waves
- Tez No: 648950
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET ÇİÇEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında bir piezoelektrik malzeme yüzeyine kare veya üçgen örgü düzeninde açılan halka şekilli oyuklardan oluşan iki boyutlu piezoelektrik fononik kristaller ile 100 nm mertebesinde boyutlara sahip küresel parçacıkların boyutlarına göre ayrıştırılıp sınıflandırılması sayısal olarak incelenmiştir. Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) kullanılarak yapılan hesaplamalar ile 10 m civarında periyoda sahip fononik kristalin 100 MHz civarında %5 genişliğe sahip band aralığı sergilediği belirlenmiştir. Genişlikleri 5m ile 15m arasında doğrusal değişen 11 çift parmağa sahip iç içe geçmiş taraklı transdüser (IDT) kullanılarak 100 MHz etrafında yaklaşık 10 MHz band genişliğinde Rayleigh yüzey akustik dalgası (YAD) üretilebileceği FEM simülasyonları ile gösterilmiştir. IDT ile fononik kristal arasında dalga boyunun (yaklaşık 40 m) tam katı olacak biçimde boşluk bırakılarak yapılan hesaplamalarda IDT-fononik kristal arasında durağan YAD oluşumu ortaya konulmuştur. Piezoelektrik yüzeyine 35 m genişliğe ve yüksekliğe sahip mikro kanal içeren polidimetilsiloksan (PDMS) kalıp konulduğunda, mikro kanaldaki akışkan içerisinde enine kesitte akustik alan kanal merkezinde maksimum basınç sergilerken, merkez etrafında simetrik düğüm noktaları oluşmaktadır. Mikro kanala gönderilen farklı büyüklüklerde küresel nanoparçacıklara etkiyen akustik ışıma ve sürüklenme kuvvetleri bir arada hesaplanarak parçacıkların yörüngeleri zamana bağlı elde edilmiştir. Kanal uzunluğu boyunca düğüm noktalarına doğru itilen ve merkez bölgede kalan parçacıkların yarıçap dağılımı analiz edilerek mikro akışkan sistemin ayırım gücü ve ayırım için kesme yarıçapı hesaplanmıştır. Tez çalışması sonuçları, eksozomlar gibi hücrelerden salınan nanokeseciklerin ve nanoölçekli diğer biyomateryalin tespit ve analiz edilmesinde kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, size-based separation and classification of spherical particles with dimension on the order of 100 nm by means of two-dimensional phononic crystals, which are composed of annular grooves on a piezoelectric substance with square or triangular lattice geometry, are numerically investigated. Through calculations employing the Finite Element Method (FEM), it is determined that the phononic crystal with a period around 10 µm exhibits a band gap with 5% width around 100 MHz. It is also demonstrated through FEM simulations that Rayleigh surface acoustic waves (SAWs) with 10 MHz band width around 100 MHz can be generated via an interdigital transducer (IDT) having 11 finger pairs whose widths linearly vary between 5 m and 15 m. As a result of calculations where the IDT-phononic crystal spacing is set to an integer multiple of the wavelength (approximately 40 m), standing SAW formation in the IDT-phononic crystal gap is exhibited. When a polydimethylsiloxane (PDMS) mold containing a microchannel whose width and height are 35 m is placed on piezoelectric surface, symmetric nodes are observed around the center, while the acoustic field in the cross-section of the fluid in the microchannel has maximum pressure at the channel center. By simultaneously calculating the acoustic radiation and drag forces acting on spherical nanoparticles with different sizes released to the microchannel, time-dependent trajectories of the particles are obtained. Radius distribution of particles that are pushed towards the nodes along the length of the channel and of the ones remaining in the central region are analyzed, where the separation efficiency of the microfluidic system and the threshold radius for separation are calculated. Thesis results can be used to detect and analyze nanovesicles such as exosomes released from cells, as well as other nanoscale biomaterials.
Benzer Tezler
- Farklı kristal geometrilere sahip sonik kristallerin odaklama özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of focusing properties by sonic crystals with different crystal geometry
SERKAN ALAGÖZ
Doktora
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. OLGUN ADEM KAYA
- Study of low-frequency noise in amorphous silicon
Başlık çevirisi yok
İ. HAKAN PEKCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDOÇ. DR. YEKTA ÜLGEN
- Characterization of photonic crystals at microwave frequencies
Mikrodalga frekanslarında fotonik kristallerin karakterizasyonu
BURAK TEMELKURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiY.DOÇ.DR. EKMEL ÖZBAY
- Analysis of dielectric waveguide bends and curved coupler structures using finite difference beam propagation method
Sonlu farklar demet yayılım yöntemi kullanarak yalıtkan dalga klavuzu bükümlerin ve bükülmüş bağlaştırıcı yapıların çözümlenmesi
ERDEM OFLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiPROF. DR. AYHAN ALTINTAŞ
- Application of the finite difference beam propagation method to optical structures
Sonlu farklı demet yayılım yönteminin optik yapılarda uygulanması
ALPER UĞUR
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖNÜL TURHAN SAYAN