Self-assembly microfabrication of multilayered helical nanomembrane and itsapplication as microswimming robots
Kendiliğinden oluşma yöntemiyle çok katmanlı sarmal nano-membran üretimi ve mikroyüzücü robot olarak kullanımı
- Tez No: 680400
- Danışmanlar: Prof. Dr. SERHAT YEŞİLYURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Mikroyüzücü robotlar hedef dokuya ilaç teslimi ve mikroşiruji gibi çeşitli biyomedikal uygulamalar için ümit vaat eden yapılardır. Bu tez üç ana alana odaklanmıştır: (i) mikro ölçekte, kristalize olmayan, çok katmanlı manyetik ve sarmal yapıda nano-membranlar elde etmek için kendiliğinden şekil alma temelli bir mikro-üretim yönteminin geliştirilmesi, (ii) bu yapıların modelleme ve simülasyonu ve (iii) bu yapıların manyetik ve akustik tahrikle yüzdürülmesi. İnce bir nikel tabakası, aralarında iç gerinim farkı bulunan iki silisyum nitrür nano-tabakanın arasına yerleştirilmiştir. Yapının yuvarlanma yönünün tayini için iki farklı üretim yöntemi önerilmiştir. Bunların ilki, genişlik ve uzunluk oranıyla kalınlığın beraberce değiştirilmesi, ikincisi ise üç-katmanlı yapının üst katmanında rendelenmiş bir yüzey profili elde edilmesidir. 2-boyutlu bir şeritin 3-boyutlu sarmal bir yapıya dönüşümü, deneylerde gözlenen sarmalanma sürecinin hareket eden sınır şartlarıyla temsil edilmesiyle COMSOL V5.6 programında modellenmiştir. Simülasyon sonuçları deney sonuçlarıyla kıyaslanmış ve bütün vakalarda yüzde ondan az bir hata payı gözlemlenmiştir. Üretilen mikro-robotların duvar yakınında yüzme performansı izopropil alkol ile doldurulmuş kübik bir rezervuarda ve döner manyetik alan altında karakterize edilmiştir. Rezervuarın yanına yerleştirilen bir piezoleketrik dönüştürücü yardımıyla titreşimin etkileri de çalışılmıştır. Titreşim olmaksızın elde edilen en yüksek hız olan 125 µm/s, 1 kHz titreşim frekansı altında 250 µm/s'ye çıkmıştır.
Özet (Çeviri)
Microswimming robots are promising agents in biomedical disciplines due to their various potential functionality such as targeted drug delivery and microsurgery. This dissertation is dedicated to three main areas: (i) development of a self-assembly micro-fabrication technique to generate micro-scale, non-crystalline, multilayer, magnetic and helical nanomembranes; (ii) modeling and simulation; and (iii) magneto-acoustic propulsion. A thin film of nickel is sandwiched between two silicon nitride nanolayers with internal strain mismatch. Two methods of fabrication are proposed to determine the direction of rolling. The first one is changing the width-to-length aspect ratio and thickness, and the second one is topological modifications by grating the top layer of the tri-layer composite. The process of rolling from a 2D ribbon to a 3D shape is modeled by COMSOL V5.6. by moving boundary conditions inspired by the real rolling process. The results are compared and validated by experimental data with an error of less than ten percent for all cases. Near-wall swimming of the fabricated microrobots is characterized inside a cuboid reservoir filled with isopropyl alcohol by means of a rotating magnetic field. The effects of vibration are studied by using a piezo transducer next to the reservoir. The results show a maximum swimming velocity of 125 μm/s, which is improved to 250 μm/s under 1 kHz vibration frequency
Benzer Tezler
- Self-assembly technique for producing L-Arginine/Hydroxyapatite coatings on Ti6Al4V implants
Ti6Al4V implantlar üzerinde kendiliğinden yığılma tekniği ıle L-Arjinin/Hidroksiapatit kaplamalar üretme
İLAYDA DURU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
BiyokimyaBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DUYGU EGE
- Self-assembled peptide based biomaterials for drug delivery and regenerative medicine
Moleküler kontrollü bir araya gelme yöntemiyle oluşturulan peptit bazlı biyomalzemelerin ilaç taşınımı ve rejeneratif tıp alanlarında uygulamaları
GÖKSU ÇİNAR
Doktora
İngilizce
2016
Biyokimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Chemical and mechanical control of liesegang patterns in polyacrylamide hydrogels
Poliakrilamit hidrojellerde liesegang desenlerinin kimyasal ve mekanik kontrolü
RAHYM ASHIROV
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BİLGE BAYTEKİN
- Design and synthesis of functional molecular squares
Fonksiyonel moleküler karenin dizaynı ve sentezi
HANDAN AKPINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN UMUT AKKAYA
- Supramolecular chiral self-assembled peptide nanostructures
Kendiliğinden düzenlenen supramoleküler kiral peptit nanoyapılar
MERYEM HATİP
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER