Numerical estimation of enhancement factor of silver nanowire filter foils as SERS substrates
SERS yüzeyleri olarak gümüş nanotel filtre folyolarının artırım faktörünün sayısal hesabı
- Tez No: 781680
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPAN BEK, PROF. DR. MEHMET EMRE TAŞGIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Yüzey Artırımlı Raman Spektroskopisi (SERS), yüzeye duyarlı bir titreşim spektroskopisi yöntemidir. Yüksek düzeyde SERS aktif alttaşlara, SERS'e özgü iyileştirme sağlayan yüzey plazma rezonansının oluşumu nedeniyle metalik nano yapılar aracılığıyla çalışılır. Nano ölçekte, soy metal yapılar, elektromanyetik alanın yoğunluğunu bölgesel artırarak sinyalin görünürlüğünü arttırır. Gümüş ve altın, düşük kayıpları ve yüksek geliştirme faktörleri (EF) nedeniyle en çok çalışılan soy metallerdir. Altın kimyasal olarak kararlıdır ve yaşlanmaya karşı idealdir, ancak gümüşün kayıpları daha düşüktür. Yüksek EF'lerine rağmen, gümüş nanoyapılar yalnızca uygun koruyucu kaplama tabakası ile kullanışlıdır. Analitik bir araç olarak SERS'in kullanımı eser moleküllerin tespitinde sayısız kez kanıtlanmıştır ancak biyolojik patojenler gibi büyük ölçekli malzemelerin tespitinde kullanımı sınırlıdır. Son zamanlarda, filtre folyoları şeklindeki kalın ve yoğun AgNW ağları, patojenleri sıvılardan filtreleme ve SERS substratı olarak işlev görme ikili işlevi ile geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, AgNW'lerin beklenen Raman EF'sinin sayısal simülasyonlar kullanılarak tahmin edilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada çok yönlülüğü, kullanılabilirliği ve köklü literatürü nedeniyle zamanda sonlu farklar (FDTD) tabanlı Maxwell çözücü kullanılmıştır. Yaklaşımımızda, karmaşık AgNW ağlarının EF'si, FDTD yöntemi kullanılarak, karşılıklı olarak paralel ve çapraz yönlü iki AgNW tarafından temsil edilen alt sistemlere bölünerek tahmin edilmektedir. EF'nin paralel ve çapraz teller arasındaki mesafeye, koruyucu dielektrik kaplama kalınlığına ve polarizasyon açısına bağımlılığını değerlendirmek için simülasyonlar yapılmıştır. Hesaplanan EF değerlerinin 104 ila 107 arasında olduğu ve bu sonuçların araştırma grubumuzda yürütülen deneysel çalışmalarla çok iyi bir uyum içinde olduğu bulunmuştur. Bu, gerçek AgNW ağının karmaşıklığına karşı yaklaşımımızın basitliği düşünüldüğünde şaşırtıcı bir sonuçtur.
Özet (Çeviri)
Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) is a surface-sensitive vibrational spectroscopy technique. Highly SERS-active substrates made of nanostructured noble metals have been widely investigated owing their activity to the formation of localized surface plasmon resonances, hotspots, where electromagnetic field is amplified by several orders of magnitude locally. Silver and gold are the two most studied noble metals due to their especially low losses and hence high enhancement factors (EF). Gold is chemically stable which is ideal against aging however silver possesses lower losses. Therefore, despite their high EF, silver nanostructures are useful only with a suitable protective coating layer. As an analytic tool, use of SERS has been proven in detection of trace molecules countless times. However, its use has been limited in the detection of larger scale materials including biological pathogens. Recently thick and dense AgNW networks in the form of filter foils have been developed for this aim with the dual function of filtering the pathogens from liquids and also acting as a SERS substrate. In this thesis work, it is aimed to estimate the expected Raman EF of AgNWs using numerical simulations. Finite-difference time-domain (FDTD) based Maxwell solver is used for its versatility, availability and well-established literature in this work. In our approach EF of complex AgNW networks is estimated using FDTD method by dividing them into sub-systems represented by two mutually parallel- and cross-oriented AgNWs. Simulations are conducted to assess the dependence of EF to distance between parallel and crossed wires, and to protective dielectric coating thickness, and the polarization angle. Calculated estimates of EF values are found to range from 104 to 107 which agree very well with the experimental studies carried out in our research group. This is a surprising result considering the simplicity of our approach against the complexity of the actual AgNW network.
Benzer Tezler
- Parameter estimation using pressure and temperature transient data from wireline formation tester interval pressure transient tests (IPTT)
Telli formasyon testlerinden elde edilen aralıklı kararsız basınç ve sıcaklık verileri ile parametere tahmini
SEDAT ERKAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İHSAN MURAT GÖK
- Tepe seçme yöntemi ile tanımlanan coriolis titreşimsel dönüölçer için kalman uygulamalı kontrol sistemi tasarımı
Kalman augmented control system design of a coriolis vibratory gyroscope identified using peak picking method
PELİN SEYREK ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER
- Origin and destination based demand of continuous pricing for airline revenue management
Havayolu gelir yönetimi için sürekli fiyatlandırma yapısında başlangıç ve varış yerine dayalı talep tahmini
MEHMET MELİH DEĞİRMENCİ
- Optimal stochastic approaches for signal detection and estimation under inequality constraints
Eşitsizlik kısıtları altında işaret sezimi ve kestirimi için optimal stokastik yaklaşımlar
BERKAN DÜLEK
Doktora
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ENİS ÇETİN
YRD. DOÇ. DR. SİNAN GEZİCİ
- Mekanik sistemlerde temas problemlerinin incelenmesi
The investigation of contact problems in mechanical systems
İSMAİL KAYA
Doktora
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL BAYKARA