Plasmonic nanoparticle modified substrate for SERS sensing applications
SERS algılama uygulamaları için plazmonik nanoparçacık modifiyeli substrat
- Tez No: 823357
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 60
Özet
Nitrit ve amonyak gibi N-türevi türlerin toksisitesi üzerine, çevrede yaygın olarak bulunmalarının bir sonucu olarak çok sayıda araştırma yapılmıştır. Ekolojik sistem, çoğunlukla yoğun gübre kullanımından kaynaklanan besin kirliliği nedeniyle tehdit altındadır. Bir diğer kirlilik kaynağı da endüstriyel gaz bacaları ve içten yanmalı motorlardır. Literatürde nitrit iyonlarının incelenmesi için kromatografi, elektrokimya ve kolorimetri gibi çok sayıda analitik teknik geliştirilmiştir. NOx ve NH3 tespit cihazlarının geliştirilmesinin bir diğer avantajı da hastalık tespitinde etkin rol almalarıdır. Nitrit ve amonyak, akciğer ve solunum bozukluklarının yanı sıra böbrek ve sindirim sistemi hastalıklarının teşhisinde kullanılan biyobelirteçlerdir. Yüzey Destekli Raman saçılması (SERS), yüksek hassasiyeti ve çözünürlüğü nedeniyle, pürüzlü bir Ag yüzeyinde keşfedilmesinden bu yana kapsamlı bir şekilde araştırılmıştır. Şimdiye kadar, geniş bir spektral aralıkta ayarlanabilir absorpsiyon bantlarına sahip anizotropik soy metal nanoyapılar (Ag ve Au), elektromanyetik güçlendirme mekanizması (EM) aracılığıyla yüksek SERS aktivitesi göstermiştir. Bu tez, plazmonik metal parçacık substratlarının üretimi ve bunların N türevi moleküllerin tespitine uygulanması ile ilgilenmektedir. İlk iki bölüm, bakır plakalar üzerinde nanoparçacıkların sentezini sunmaktadır. Farklı morfolojilere sahip Ag ve Au nanoparçacık modifiye bakır filmler incelenmiştir. Ag ve Au nanoparçacıklarının Cu yüzeyindeki homojen dağılımı, nanoparçacıkların başarılı bir şekilde bir araya getirilmesinden ve kullanılan bakır plakanın yüzey özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Son bölümde 3 boyutlu grafen oksit iskelet üzerinde nanoparçacık üretimi sunulmaktadır. Farklı özelliklere sahip üç boyutlu (3D) grafen malzemeler SERS uygulamaları için henüz önemli ölçüde araştırılmamıştır. Bu araştırmada Ag modifikasyonlu grafen aerojeller (GA) SERS substratları olarak kullanılmıştır. Substratların SERS performansı, N türevi bir prob molekülü olan Rhodamine B (RhB) tespit edilerek incelenmiştir. En yüksek hassasiyete sahip substrat daha sonra nitrit tespiti için kullanılmıştır. RhB molekülleri için tespit limiti Ag nanoparçacık modifiye Cu substrat için 10-8 M, Au-Ag nanoparçacık modifiye substrat için 10-16 M ve Ag nanoparçacık modifiye GA substrat için 10-6'dır. SERRS tekniği (Yüzey Geliştirilmiş Rezonans Raman Spektroskopisi), azo boya üretimini benimseyen nitrit tespitini incelemek için kullanılmıştır. En başarılı substrat 10-14M kadar düşük nitrit konsantrasyonlarını tespit edebilmiştir.
Özet (Çeviri)
Numerous research on the toxicity of N-derived species like nitrite and ammonia have been conducted as a result of their widespread existence in the environment. The ecological system is threatened by nutrient pollution, which is mostly caused by heavy use of fertilizers. Another source of pollution is the industrial gas chimneys and internal combustion engines. Numerous analytical techniques, such as chromatography ,electrochemistry and colorimetry have been developed for the study of nitrite ions in the literature. Another advantage of developing NOx and NH3 detection devices is that they play a role in disease identification. Nitrite and ammonia are biomarkers used to diagnose lung and respiratory disorders, as well as kidney and digestive system diseases. Surface-Enhanced Raman scattering (SERS), due to its high sensitivity and resolution, has been extensively researched since its discovery on a rough Ag surface. Up to now, anisotropic noble metal nanostructures (Ag and Au) with tunable absorption bands in a wide spectral range have demonstrated high SERS activity via electromagnetic enhancement mechanism (EM). This dissertation is concerned with the manufacture of plasmonic metal particle substrates and their application to the detection of N-derived molecules. The first two parts present the synthesis of nanoparticles on copper plates. Ag and Au nanoparticle modified copper films with different morphologies are investigated. The homogeneous distribution of Ag and Au nanoparticles on the Cu surface resulted from successful assembly of nanoparticles and surface characteristics of the used copper plate. The final section presents the production of nanoparticles on a 3-D graphene oxide framework. Three-dimensional (3D) graphene materials with distinct characteristics have not yet been substantially investigated for SERS applications. Graphene aerogels (GA) with Ag modifications were used as SERS substrates in this research. SERS performance of substrates were examined by detecting an N-derived probe molecule; Rhodamine B (RhB). The highest-sensitivity substrate is then used for nitrite detection. The detection limit for RhB molecules is 10-8 M for Ag NPs modified Cu substrate, 10-16 M for Au-Ag NPs modified substrate, and 10-6 for Ag NPs modified GA substrate. The SERRS technique (Surface Enhanced Resonance Raman Spectroscopy) was used to study nitrite detection adopting azo dye production. The most promising substrate could achieve detecting nitrite concentrations as low as 10-14M.
Benzer Tezler
- Preparation and surface modification of noble metal nanoaparticles with tunable optical properties for SERS applications
Ayarlanabilir optik özelliklere sahip metal nanoparçacıkların hazırlanması yüzeylerinin modifiye edilmesi ve SERS uygulamaları
MURAT KAYA
- Raman-dye-labeled nanoparticle probes for DNA studies
DNA çalışmaları için Raman boya ile etiketlenmiş nanoparçacık sondaları
CEREN UZUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜRVET VOLKAN
- 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
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
- Metalik nanopartiküllerin kendiliğinden düzenlenmesiyle üretilen heteroyapıların plazmonik ve yapısal özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of heterostructures by self assembly of metallic nanoparticles and investigation of plasmonic and structural properties
SAMİ PEKDEMİR
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
- Aşılanmış polimerlerin seçici olarak aşındırılmasıyla yüzeyler üzerinde desenlerin üretilmesi
Selective etching of grafted polymers for fabrication of patterns on surfaces
HATİCE NUR EKİNCİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Polimer Bilim ve TeknolojisiErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES