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
- Tez No: 686898
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET SELİM HANAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 66
Özet
Mikro-nano fabrikasyon alanındaki hızlı ilerleme, nano boyuttaki makinelerin nanoparçacıkların tespiti ve karakterizasyonu için birinci sınıf bir seçim olmasını sağladı. Nanoparçacıkları tespit etme ve tanımlama yeteneğine sahip sensörler, nanometre ölçeğinde fiziğin analiz edilmesine yol açtı. Geçtiğimiz on yılda, nanoelektromekanik sistemler, parçacıkların kütlesini algılamak amacıyla elektroniklerin mekanik nano boyutlu yapılara entegrasyonu ile geliştirildi. Küçük form faktörleri, kütle değişikliklerine karşı yüksek hassasiyetleri ve mikroçip üretim süreciyle uyumlulukları, NEMS'leri algılama uygulamaları için mükemmel bir aday yapmıştır. Buna karşılık, kütle tespiti için küçücük aktif alan sayesinde oluşan yüksek hassasiyet, söz konusu nanoparçacıkları yakalamak için minimum verimliliğe sahip olma maliyetiyle birlikte gelmiştir. Ayrıca, nanoparçacıkların taşınması için vakum ekipmanlarına duyulan ihtiyaç, NEMS-MS uygulamalarını laboratuvarlara sınırlı kalmasına yol açmıştır. Bu çalışma ile sensöre doğru gelen nanoparçacıkları sadece elektrik alanı aracılığıyla ufacık aktif algılama alanına taşımak ve yönlendirmek için NEMS sensörlerinin üzerine bir polimerik lens entegre edip, polimerik lens üzerinde biriken yüzey yükleri nedeniyle nanoparçacık kaynağı ve NEMS arasındaki elektrik alanının değişiminden faydalanarak bu sorunları çözdük. Sonuç olarak, 40 nm çapındaki altın nanoparçacıkların ve 100 nm çapındaki polistiren nanoparçacıkların kütle algılama ölçümlerini gerçekleştirdik ve diferansiyel vakum ekipmanlarına ihtiyaç duymadan, hızlı analiz süresi ve yüksek yakalama verimliliği ile kütle spektrumunu elde ettik.
Özet (Çeviri)
Machines in the nanoscale dimension had the opportunity to become a top-notch choice to detect and characterize nanoparticles thanks to the rapid progress in micro-nano fabrication. Sensors that can detect and identify nanoparticles allowed the analysis of the physics on the scale of nanometers. In the last decade, nano-electromechanical systems are evolved with the integration of electronics to the mechanical nano dimensional structures to sense the mass of particles. Their small form factor, high sensitivity to mass changes, and compatibility with the microchip fabrication process placed NEMS in a position to be an excellent candidate for sensing applications. In contrast, high sensitivity that is coming from their minuscule size of active area for mass detection comes with the cost of having minimal efficiency in capturing the nanoparticles in concern. Moreover, the need for vacuum equipment for the transportation of the nanoparticles confined NEMS-MS applications to the laboratories. Here, we resolved these problems by integrating a polymeric lens on top of the NEMS sensors in order to transport and direct the incoming nanoparticles, utilizing the electric field only, towards the minuscule active detection area; with exploiting change of the electric field in between nanoparticle source and NEMS, due to the accumulating surface charges over the polymeric lens. Therefore, we executed mass sensing measurements and obtained the mass spectrum of the 40 nm diameter gold nanoparticles and 100 nm diameter polystyrene nanoparticles without differential vacuum equipment, with a rapid analysis time and high capture efficiency.
Benzer Tezler
- Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi
Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes
MERVE YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY
- Carbon nanotube based hybrıd nanostructures as photothermal antımıcrobıal nanomaterıals
Karbon nanotüp tabanli hi̇bri̇t nanoyapilarin fototermal anti̇mi̇krobi̇yal nanomalzemeler olarak kullanimi
BETÜL ORUÇ
- Two dimensional materials for sensing and energy applications
Başlık çevirisi yok
CİHAN KURU
Doktora
İngilizce
2015
Metalurji MühendisliğiUniversity of California San DiegoMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. PRABHAKAR R. BANDARU
- Solution processing: Fabrication and characterization of polymeric nanocomposite films and polystyrene nanoparticles
Polimerik nanokompozit filmlerin ve polistiren nanoparçacıkların çözelti işleme, üretim ve nitelendirme teknikleri
MUSTAFA MUAMMER DEMİR
- Synthesis and optical characterization of aurivillius layered perovskites
Aurivillius yapısındaki katmanlı perovskitlerin sentezi ve optik karakterizasyonu
MOHAMMADREZA KHODABAKHSH
Doktora
İngilizce
2018
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL