Controlled synthesis of organic-inorganic composite particles
Organik-inorganik kompozit parçacıkların kontrollü sentezlenmesi
- Tez No: 756027
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU, PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Sıvı kristal, kristal katı ve izotropik sıvı arasında uzun ölçekli yönelim düzenine sahip bir madde halidir ve moleküler yönelim dış uyaranlarla değiştirilebilir. Sıvı kristal damlacıkların polimerizasyon yöntemleri, oryantasyon özelliği ve akışkan davranışı nedeniyle sıvı kristal şablonlu fonksiyonel malzemelerin sentezi için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, yüzeyi modifiye edilmiş nanoparçacıklar-adsorbe edilmiş LC damlacıkları şablon olarak kullanılarak kontrollü iç ve arayüzey yapısına sahip kompozit parçacıkların sentezi araştırılmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde silika, gümüş ve demir oksit nanoparçacıklarını sentezlenmiş, yüzey özelliklerini tiyol veya silan grupları kullanarak sıvı kristal damlacıklarına düzlemsel, eğimli veya homeotropik çapalanma sağlamak ve pH'a bağlı yüzey yükü, hidrofobiklik, hidrofiliklik özellik göstermek için modifiye edilmiştir. İkinci olarak, nanoparçacıklar sıvı kristal-sulu arayüzüne adsorbe edilmiş ve sıvı kristal damlacıklarının konfigürasyonları (iç yapılanma) karakterize edilmiştir. Nanopartiküllerin yüzey kimyası, konsantrasyonu ve yüzey yüklerinin sıvı kristal damlacıklarının konfigürasyonundaki değişikliği etkilediği ve yüzeyde heterojenlik oluşturduğu gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, 1-dekanetiyol ve 1-heksadekantiyol (-C10/C16 karışık tek tabakalı tiyoller) ile modifiye edilmiş gümüş ve demiroksit nanoparçacıklarının adsorpsiyonu bipolardan radyal hale geçişini sağlarken, -COOH/C16 karışık tek tabakalı tiyol sonlandırılmış nanoparçacık (eğimli) adsropsiyonu konfigürasyonu preradyal olarak değiştirdiği gösterilmiştir. Dimetiloktadesil [3-(trimetoksisilil) propil] amonyum klorür (DMOAP, homeotropik) ve -COOH/DMOAP ile sonlandırılmış muadilleri ile modifiye edilmiş silika nanoparçacıklarının adsorpsiyonu, sırasıyla bipolardan radyal ve preradyal konfigürasyon değişikliği gözlemlenmiştir. -NH2 ve -COOH sonlandırılmış muadilleri (düzlemsel) ise damlacık konfigürasyonunu değiştirmediği gözlemlenmiştir. Üçüncü olarak, farklı boyutlarda (51.2 nm ± 9.0 nm ila 417.1 nm ± 22.1 nm) -NH2 ve -COOH sonlandırılmış silika nanoparçacıkları kullanılmış, ortam pH'ı değiştirilerek yüzey yükleri ayarlanmış, ve son olarak adsorpsiyondan sonra sıvı kristal damlacıkları polimerize edilmiştir. -NH2 ve -COOH bitişli silika nanoparçacıklarının yük özelliği adsorpsiyon kontrolünü sağlamıştır. Kompozit parçacıklar için arayüzey yapısı üzerinde kontrol sağlayan tercihli konumlandırmayı sağlamak için yüklü, yüzeyi modifiye edilmiş silika nanoparçacıkların kısmi kapsamı gösterilmiştir. Bu tezde elde edilen sonuçlar, teknolojik ürünler, biyomedikal veya algılama uygulamaları için karmaşık yapılara sahip anizotropik polimerik kompozit parçacıkların sentezi için bir temel sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Liquid crystal (LC) is a state of matter having long-range orientational order between crystalline solid and isotropic liquid, and its molecular orientation can be altered with external stimuli. The polymerization of liquid crystal droplets has been widely used for the synthesis of LC-templated functional materials due to its ordering property and fluidic behavior. In this study, we investigated the synthesis of composite particles with controlled internal and interfacial structure using surface-modified nanoparticles-adsorbed LC droplets as templates. In the first part of this study, we synthesized silica nanoparticles, silver nanoparticles, and iron oxide nanoparticles and modified their surfaces by using thiol or silane groups to procure either planar, tilted, or homeotropic anchoring to LC droplets and pH-dependent surface charge, hydrophobicity, and hydrophilicity. Secondly, we adsorbed nanoparticles to the LC-aqueous interface and characterized the configurations (internal structuring) of LC droplets. We showed that surface chemistry, concentration, and surface charging of nanoparticles affect the change in configuration of LC droplets and form heterogeneity on the surface. According to our results, adsorption of silver and iron oxide nanoparticles modified with 1-decanethiol and 1-hexadecanethiol (-C10/C16 mixed monolayers of thiols) showed a transition from bipolar to radial, whereas -COOH/C16 mixed monolayers of thiol terminated nanoparticles (tilted) changed the configuration to preradial. Adsorption of silica nanoparticles modified with dimethyloctadecyl [3-(trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride (DMOAP, homeotropic) and -COOH/DMOAP terminated counterparts exhibited a configuration change from bipolar to radial and preradial, respectively. -NH2 and -COOH terminated counterparts (planar) did not change the configuration. Thirdly, we used -NH2 and -COOH terminated silica nanoparticles with different sizes (51.2 nm ± 9.0 nm to 417.1 nm ± 22.1 nm), tuned their surface charges by changing pH, and finally polymerized the LC droplets after adsorption. Charging property of -NH2 and -COOH terminated silica nanoparticles provided adsorption control. We showed partial coverage of charged, surface-modified silica nanoparticles to enable their preferential positioning, which offered control over the interfacial structure for composite particles. These results in this study provide a basis for synthesizing anisotropic, polymeric composite particles with complex structures for technological products, biomedical or sensing applications.
Benzer Tezler
- Polimer yapı içerisinde sentezlenen ZnO nanoparçacıklarının spektroskopik ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigating spectroscopic and physical properties of ZnO nanoparticles sythesized in polymer structure
NESRİN ÇELEBİOĞLU
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR YILMAZ
- Zirkonyum esaslı metal-organik kafes yapısına sahip kompozit sentezi ve ilaç salım sistemlerinde kullanımı
Zirconium-based metal-organic framework composite synthesis and use in drug release systems
NERGİZ ZEYNEP KANMAZ KELEŞOĞLU
Doktora
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PELİN BARAN
- Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Effect of silanization agent on the development of nanohybrid systems
Nanohibrit sistemlerinin geliştirilmesinde silanlama ajanının etkisi
MELTEM AKKULAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Atıkların yüksek sıcaklıkta sürekli pirolizi için yarı-pilot ölçek yeni bir vidalı reaktör geliştirilmesi
Development of a new semi-pilot scale screw reactor for continuous pyrolysis of wastes at high temperature
ANIL ÜNSAÇ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN