Nanoscale patterning of liquid crystal-aqueoues interfaces
Sıvı kristal-su arayüzünün nano ölçekte örüntülenmesi
- Tez No: 808892
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 134
Özet
Kendiliğinden toplanan koloid yapılar geçtiğimiz senelerde bilimsel ve teknolojik gelişmelerde büyük ilgi topladı. Çalışmamızda akışkan arayüzlerde elastik etkileşimlerden doalyı ortaya çıkan nanoparçacık kendiliğinden toplanma davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Daha önceki çalışmalar, micrometre ya da moleküler boyutlardaki yapıların sıvı kristal arayüzlerindeki kendiliğinden toplanma davranışlarını incelese de, bu çalışmada ara boyut nanometre seviyesindeki parçacıkların etkileşimleri incelenmiştir.50-500 nm arası boyutlara sahip olan yüzeyleri fonksiyonlanmış silika nanoparçacıkları, sıvıkristal arayüzeyine adsorplandı ve sıvıkristale karıştırılmış reaktif mezojenlerin polirmerleştirilmesi sonrası nanoparçacıkların pozisyonları elektron mikroskopu ile incelendi. Deneysel ve modelleme sonucu elde edilen sonuçlar ışığında anlaşıldı ki bu boyut aralıklarında nanoparçacıkların elektrik çift katmanı sonucu oluşan elektrostatik etkileşimler, ve sıvı kristal üzerinde oluşan deformasyon sonucu ortaya çıkan elastik etkileşimler kendiliğinden toplanma prosesindeki dominant kuvvetlerdir ve bu kuvvetlerin modifikasyonu ile nanoparçacıklar hapsedilmiş kolesterik sıvı kristallerin arayüz altı simetrileri üzerinde kendiliğinden toplanma için yönlendirilebilir. Yüksek iyonik kuvvetli ortamlarda nanoparçacıkların sıvı kristal kusurlarında kuvvetli bir şekilde lokalize olduğu gözlemlenirken, orta seviye iyonik kuvvetlerde nanoparçacıkların kolesterik parmakizi desenlerini kısmi olarak doldurduğu gözlemlendi. Gözlemler sonucu parçacıklar arası etkileşim enerjisinin ≈3 kBT olduğu hesaplanırken, bu enerji değerinin parçacıklar arası ikili etkileşimler üzerinden yapılan modelden elde edilen sonuca yakın olduğu görüldü. Sonuçlar aynı zamanda nanoparçacıklar arası etkileşimlerde sıvı kristal-su ara yüzünde gözlemlenen iyon ayrılması olayının etkisinin rolünü de desteklemektedir. Bu çalışmada yapılan nanoparçacıkların sıvı kristal-su ara yüzündeki elastik etkileşimler sonucu kendiliğinden toplanma olayı üzerindeki sonuçlarının mikro elektronik, sensor ve fotonik alanlarında kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Assembled colloidal structures have gained significant interest in scientific and technological advances. We experimentally investigated the self-assembly of the colloids at fluidic interfaces that mediate elastic interactions. Whereas past studies have reported the assembly of the micrometer- or molecular-sized species at aqueous interfaces of liquid crystals (LCs), herein we study the assembly of the intermediate-sized nanoparticles. Specifically, the surface-modified silica nanoparticles (50 to 500 nm-sized) were adsorbed at LC-water interfaces (either nematic or cholesteric droplets with a range of configurations) and their positioning was investigated using electron microscopy after polymerization of the LCs. Experiments and modeling of the interparticle interactions revealed that the electric double-layer forces and the elastic forces caused by LC strain are dominant in the assembly and their contributions can be tuned to direct the self-assembly of the nanoparticles to maintain textures patterned by the sub-interface symmetry of confined cholesteric LCs. At high ionic strengths, we observed a strong localization at the defects, whereas intermediate ionic strengths resulted in a partial enrichment of the nanoparticles into cholesteric fingerprint patterns with interaction energy estimated as ≈3 kBT. This result was comparable with the calculations based on the strength of the binary interactions of the nanoparticles. The findings also support the role of ion partitioning at the LC-aqueous interfaces on the formation of the assemblies. The experimental findings on the formation of rich assemblies of nanoparticles with elastic interactions can be utilized for applications in sensors, microelectronics, and photonic devices.
Benzer Tezler
- Atomic layer deposition of III-nitrides and metal oxides; their application in area selective ALD
III-nitratların ve metal oksitlerin atomik katman kaplamısı; bunların alan seçici ALD'deki uygulamaları
ALI HAIDER
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. AYKUTLU DANA
DR. NECMİ BIYIKLI
- Şekillendirilmiş lazer hüzmelerinin yüksek saçılmalı ortamla etkileşimleri
Interactions of shaped laser beams with highly scattering media
TANSU ERSOY
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK
- Elektroeğirme ile yüzeyler üzerinde nano boyutta kimyasal desenlerin üretimi
Fabrication of nanoscale chemical patterns on surfaces by electrospinning
NURİ BURAK KİREMİTLER
Doktora
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
- Yeni nesil perovskit güneş hücrelerinde iskelet yapıların desenlenmesi
Patterning of scaffold structures on new generation perovskite solar cells
KORAY KARA
Doktora
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT KUŞ
- Functional metal oxide surfaces: Photocatalytic, self-cleaning andmicro-/nanostructuring applications
Başlık çevirisi yok
SALİH VEZİROGLU
Doktora
İngilizce
2021
Metalurji MühendisliğiChristian-Albrechts-Universität zu KielPROF. DR. FRANZ FAUPEL
PROF. DR. LORENZ KİENLE
PROF. DR. JOST ADAM