Development of cutting-edge SERS and TERS technologies for environmental challenges
Çevresel sorunlara yönelik son teknoloji SERS ve TERS sistemlerinin geliştirilmesi
- Tez No: 846714
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAN BEK, PROF. DR. EMREN NALBANT
- Tez Türü: Doktora
- 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: 116
Özet
İz düzeyindeki çevresel analitlerin güvenilir parmak izi bilgilerini sağlayan hızlı ve tahribatsız tespit yöntemlerine yönelik artan bir talep vardır. Yüzey-artırımlı Raman spektroskopisi (SERS) ve uç-artırımlı Raman spektroskopisi (TERS), etiketsiz kimyasal tanımlama ve ölçüme olanak tanımaktadır. SERS metal nanoyapılarının ve TERS metal ucunun yakın alanındaki uyaran ve saçılan elektromanyetik alanların artırılması, plazmonik nano antenlerin uygun seçimi ve tasarımı ile sağlanmaktadır. Bu çalışmada, sinyal artırımı ve tekrarlanabilirlik açısından oldukça umut vadeden, yüksek fayda-maliyet oranına sahip son teknoloji SERS alttaş hazırlama yöntemlerini sunuyoruz. 10 fM kristal menekşe ve 1 μM düzeyinde amonyum nitratı tespit edebilen çok uçlu altın nanoparçacıkların tek katmanlı, sıkı paketlenmiş düzeneklerini gösteriyoruz. Ayrıca, yüzey aktif madde içermeyen Ag nanoyapılarının ve Au-Ag alaşımlı nanoparçacıklarının, tek adımlı bir kimyasal indirgeme yöntemi kullanarak filtre kağıdı üzerinde yerinde büyümesini rapor ediyoruz. Ag nanoyapıları ile üre nitratın C-N simetrik gerilme modu 1 μM konsantrasyona kadar tespit edilebilirken, Au-Ag alaşım nanoparçacıkları R6G, CV ve BCB'nin çoklu tespitini sağlamaktadır. Ek olarak, epi aydınlatma ve toplama konfigürasyonunu kullanarak opak ve şeffaf numunelerin karakterizasyonunu sağlayan ve yan aydınlatmayla ilişkili artık arka plan sinyallerini ortadan kaldıran son teknoloji ürünü bir TERS tasarımı sunuyoruz. Tasarımımız üç farklı lazer dalga boyuna uygun olduğu için hem atomik kuvvet mikroskobu uçlarından hem de analitlerden gelen geniş bir spektral tepki aralığında çalışabilmektedir. TERS sinyalinin daha da artırılması, metal uç şaftı üzerinde yüzey plazmon polaritonunu (SPP) uyardıktan sonra tipin ucuna doğru SPP yayılmasını içeren plazmon nano odaklanma yoluyla elde edilebilir. Bu amaçla, femtosaniye darbeleriyle lazer kaynaklı periyodik yüzey yapılandırması kullanarak aynı anda birden fazla uç modifikasyonuna olanak sağlıyoruz.
Özet (Çeviri)
There is a growing demand for rapid and non-destructive detection methods that provide reliable fingerprint information of trace-level environmental analytes. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) and tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) enable label-free chemical identification and quantification. Enhancement of both incident and scattered electromagnetic fields at the close vicinity of metal nanostructures in SERS and that of the tip in TERS is achieved through proper choice and design of the plasmonic nano-antennas. We present cutting-edge SERS substrate preparation methods highly promising in signal enhancement and reproducibility, with high benefit-cost ratio. We demonstrate monolayer close-packed assemblies of multispiked gold nanoparticles (NPs) capable of detecting 10 fM of the crystal violet (CV) and 1 μM level ammonium nitrate. We also report in-situ growth of surfactant-free Ag nanostructures and Au-Ag alloy NPs on filter paper using a one-step chemical reduction. With Ag nanostructures, the C-N symmetric stretching mode of urea nitrate is detectable down to 1 μM concentration, while Au-Ag alloy NPs enable the detection of multiplexed Rhodamine 6G, CV, and brilliant cresyl blue. We present a cutting-edge TERS design that facilitates epi-illumination and collection configuration, enabling characterization of both opaque and transparent samples while eliminating residual background signals associated with side illumination. Our design allows for the use of three different laser wavelengths, making it suitable for a wide range of spectral responses from both the atomic force microscopy tips and the analytes. Further enhancement of TERS signal can be achieved through plasmon nanofocusing, involving the propagation of surface plasmon polariton (SPP) through the tip's end after exciting SPP on the metal tip shaft. We employ laser-induced periodic surface structuring with femtosecond pulses, enabling multiple tip modifications simultaneously.
Benzer Tezler
- Yüksek talaş kaldırma performansı sağlayan dönen yuvarlak uçlu tornalama takımının geliştirilmesi
Development of self-propolled rotary turning tool for high performance machining (material removal)
UĞUR EMİROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN ALTAN
- Etkileşimli sanal kokpit eğitim uygulamasının geliştirilmesi
Development of interactive virtual cockpit training application
AHMET HAN FURKAN KAHVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiBilişim Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN SONDAŞ
- Development of Karagöz the shadow puppetry in virtual reality environment
Gölge kuklacılık oyunu Karagöz'ün sanal gerçeklik ortamında geliştirilmesi
BUĞRAHAN KALKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Grafiği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURKAY GENÇ
- Sürüklemeli bitirme işleminin yekpare karbür freze üretimine etkilerinin 3b optik ölçüm yöntemi ile belirlenmesi
Determination of drag finishing effects on solid carbide end mill manufacturing by using 3d optical measurement
RIDVAN TENK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ANIL AKDOĞAN
- Mobilya endüstrisinde karlılığı etkileyen faktörlerin belirlenmesi: Karşılaştırmalı lojistik regresyon ve UTADİS yaklaşımları
Determination of the factors effecting profitibility in furniture sector: Comporative logistics regression and UTADİS analysis
MEHMET ÇOLAK