Surface enhanced raman spectroscopy of the plasmonic nanogratings obtained by laser induced periodic surface structuring
Lazerle periyodik yüzey yapılandırması ile elde edilen plazmonik nano-kırınım ağlarının yüzey artırımlı raman spektroskopisi
- Tez No: 784351
- Danışmanlar: PROF. DR. ALPAN BEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Femtosaniye, Kırınım ağı, Lazer kaynağı, Raman spektroskopisi, Femtosecond, Grating, Laser welding, Raman spectroscopy
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma yüksek hassaslıkta çalışan Yüzey Artırımlı Raman Spektroskopi (YARS) örneklerinin femtosaniye lazer işleme teknikleri ile üretilmesini ele almaktadır. Silikon yüzeyin femtosaniye lazer kaynaklı nano yapılandırılmasıyla iki farklı periyodik rejimde yüzey yapısı üretilmiş ve Düşük Uzamsal Frekanslı Periyodik Yüzey Yapısı (DUFPY) ve Yüksek Uzamsal Frekanslı Periyodik Yüzey Yapısı (YUFPY) olarak sınıflandırılmıştır. YARS örneğinde yüksek elektrik alan artırımına sahip faal nokta yoğunluğunun artışı ve artırım faktörü (AF) değerinin yükselmesi için gereken plazmonik aralık mesafesi, pürüzlülük femtosaniye lazer ile oluşturulmuş kısmi periyodik, öz-organize yüzeyler ile sağlanır. İki farklı periyottaki gümüş kaplanmış nano dalgacıklı yapılar ile Crystal Violet (CV) molekülü için literatürdeki son model artırım faktörü değerine 109 ve tespit kapasitesi limitine (TKL) 10−11 M ulaşılmıştır. Artırım faktörü değeri üç ayrı Raman uyarım dalga boyunda 532, 660 ve 785 nm için deney ve simülasyon sonuçlarıyla incelenmiştir ve bu sonuçlar kendi arasında tutarlıdır. Femtosaniye lazer ile yapılandırılmış YARS örneklerinde öne çıkan en büyük avantaj kontrollü ve yüksek hassasiyetli yapılandırmanın diğer yüksek maliyetli yapılandırma tekniklerine kıyasla geniş yüzey alanlarında da gerçekleştirilebilir olmasıdır.
Özet (Çeviri)
The research conducted in this study presents a novel method of generating highly sensitive Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) substrates by femtosecond laser writing techniques. Two different types of periodicity regimes are introduced by femtosecond laser-based nano-structuring of crystalline Silicon (Si) and generated patterns are classified as Low Spatial Frequency LIPSS (LSFL) and High Spatial Frequency LIPSS (HSFL). Quasi periodic, self-organized femtosecond laser written periodic nanostructures can embody required plasmonic gap distance, roughness and randomness to accommodate high hotspot density and enhancement factor of SERS. Silver (Ag) deposited nanoripples with different periodicity regimes exhibit state of art SERS enhancement factor as high as 109 with 10-11 M limit of detection for Crystal Violet (CV) molecule. Enhancement factor dependence of the SERS substrates is investigated at Raman excitation wavelength 532, 660 and 785 nm. Raman enhancement factor simulations for all excitation wavelengths are performed by Finite Elements Method (FEM) based Maxwell solver by using COMSOL Multiphysics. Enhancement factor results obtained by measured SERS spectra and electric field enhancement simulations exhibit good agreement between them. A major advantage introduced by femtosecond laser-based SERS substrates is accurate and flexible control of processed region without restricting processing over large areas compared to well established top-down approaches such as nanoimprint lithography, electron beam lithography, chemical plasma etching. Fs-nanoripple generation do not require multiple processing steps like in nanoimprint lithography including stamp production of nanostructures, pattern transfer and peeling off. On the contrary of chemically synthesized and aggregated nanoparticle colloids, metal deposited quasi-periodic nanoripples offer reproducibility of obtained SERS signal over large areas and chemical stability for SERS aging measurements.
Benzer Tezler
- Ebl fabricated plasmonic nanostructures for sensing applications
Eıl ile algılama uygulamaları için plazmonik nanoyapıların geliştirilmesi
NEVAL AYŞEGÜL CİNEL
Doktora
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- The use of anodic aluminum oxide membranes as a sensing platform for surface-enhanced Raman spectroscopy
Anodik aluminyum oksit membranların yüzey-arttırılmış Raman spektropisi için sensör platformu olarak kullanımı
MERVE ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Mühendislik BilimleriTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH BÜYÜKSERİN
- Yüzey zenginleştırilmiş raman spektroskopisi (SERS) için nano-yaklaşım temelli platformların geliştırilmesi ve tanı amaçlı uygulanması
Development of nano-approach based platforms for surface enhanced raman spectroscopy (SERS) and their use for detection
MEHMET YILMAZ
Doktora
Türkçe
2014
Mühendislik BilimleriHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
- Yüzeyde güçlendirilmiş raman spektroskopisi (SERS) temelli platformların geliştirilmesi ve biyoanalizlerde kullanımı
Development of surface enhanced raman spectroscopy (SERS) based substrates and applications on bioanalysis
AKİF GÖKTUĞ BOZKURT
Doktora
Türkçe
2018
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI BOYACI
- Yüzey-güçlendirilmiş raman spektroskopisi uygulamaları için organik yarı iletkenlerin molekül mimarisinin anlaşılması
Understanding of molecular architecture of organic semiconductors for surface-enhanced raman spectroscopy applications
ÖZNUR MUTLU UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKHAN DEMİREL