Synthesis and investigation of optical properties and neutron sensitivities of borate compounds containing boron-10 isotope
B-10 izotobu içeren borat bileşiklerinin sentezi, optik özellikleri ve nötron hassasiyetlerinin araştırılması
- Tez No: 865921
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 187
Özet
Bu tez, saf ve nadir toprak elementleri katkılı alkalin tetraboratların sentezi, yapısal karakterizasyonu ve çok işlevli uygulamaları üzerine, özellikle kalsiyum, magnezyum ve stronsiyuma odaklanan kapsamlı bir çalışma sunmaktadır. Kalsiyum, magnezyum ve stronsiyumdan oluşan tetraboratlar, yapısal, nötron yakalama özellikleri ve nadir toprak elementleri katkılamalarıyla daha da geliştirilen optik özellikleri nedeniyle dikkat çekmektedir. Bu malzemelerin çok yönlülüğü, fotodinamik terapi ve biyomedikal görüntülemeden algılama ve enerji dönüşümüne kadar geniş uygulama alanlarında potansiyel olmalarının önünü açmaktadır. Bu çalışma, saf ve nadir toprak katkılı alkalin toprak tetraboratların çözelti yanma, yanma ve katı hal sentezleri olmak üzere üç farklı yöntem kullanılarak sentezini ele almaktadır. Her yöntem, parçacık boyutu, saflık ve kristallik açısından kendi avantajlarını beraberinde getirmekte ve bunlar da malzemenin özelliklerini ve uygulamalarını etkilemektedir. X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yoluyla yapısal karakterizasyon, katkı maddesi ve ev sahibi matris boyutlarıyla ilişkili birim hücre hacimlerinde kayda değer değişiklikler tespit edilmesi katkılamaların yapılar içerisine başarılı bir şekilde dahil edildiğini kanıtlamaktadır. Optik özellikleri detaylı araştırıldığında katkısız tetraboratların ve terbiyum (Tb) veya erbiyum (Er) katkılı yapıların üst çevirim ışımaları yapmadığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, iterbiyum (Yb) ile birlikte katkılamanın enerji transferi yoluyla çok belirgin emisyonlarla sonuçlanması katkı maddelerinin malzemelerin optik tepkilerini uyarlamadaki rolünü vurgulamaktadır. Ek olarak, sonuçlar iterbiyumun yukarı dönüşüm sürecinde duyarlılaştırıcı olarak oynadığı güçlü rolü de göstermektedir. Bor-10 izotopunun dahil edilmesinin, bu tetraboratların kullanımını daha da genişleterek, termal nötron ışınımı altında bor nötron yakalama yeteneklerini arttırdığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada alkali toprak elementlerinin tetraborat yapıları, yüksek bor yoğunlukları nedeniyle özel olarak seçilmiştir. Bu özellik, hedeflenen nötron yakalamanın çevredeki sağlıklı dokuya zarar vermeden kötü huylu hücreleri yok etmek için kullanılabileceği kanser terapisindeki uygulamalar için potansiyel oluşturmaktadır. Çalışmada parçacıkların sitotoksisitesi araştırılmış olup kalsiyum ve magnezyum tetraboratların toksik olmadığı kaydedilmiştir. Bu malzemelerin toksik olmayan doğası, çok işlevlilikleri ile birleştiğinde, görüntüleme ve fotodinamik terapi ajanları gibi çeşitli kullanımlar için ideal aday olarak konumlandırabilir. Sonuç olarak, bu çalışma yalnızca alkalin tetraboratların anlaşılmasına katkıda bulunmakla kalmayıp yapısal, optik ve toksik özelliklerinin kapsamlı araştırılması, yeni malzemelerin geliştirilmesinin ve disiplinler arası kullanımının önünü açacaktır.
Özet (Çeviri)
This dissertation presents a comprehensive study on the synthesis, structural characterization, and multifunctionality of pure and rare-earth doped alkaline earth tetraborates, specifically focusing on calcium, magnesium, and strontium tetraborates. The synthesis and multifaceted applications of alkaline-earth tetraborates represent a significant advancement, particularly in developing multifunctional materials. These compounds, consisting of calcium, magnesium, and strontium, have gained attention due to their structural, optical, and neutron-capturing properties, which were further enhanced by doping with rare-earth elements. The versatility of these materials is evident in their wide range of applications, from photodynamic therapy and biomedical imaging to sensing and energy conversion. This study investigated the synthesis of pure and rare-earth doped alkaline-earth tetraborates using three distinct methods: solution combustion, combustion, and solid-state synthesis. Each method brought its own advantages in terms of particle size, purity, and crystallinity, which in turn affect the material's properties. Structural characterization through X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) revealed notable changes in unit cell volumes correlating with the dopant and host sizes, indicating successful incorporation of the dopants into the host lattice. Optical properties were thoroughly investigated, showing that undoped hosts and those doped only with terbium (Tb) or erbium (Er) did not exhibit up-conversion emissions. However, co-doping with ytterbium (Yb) resulted in very pronounced emissions via cooperative energy transfer. This highlighted the role of dopants in tailoring the optical responses of these materials. In addition, the results also showed the strong role played by ytterbium as a sensitizer in the up-conversion process. The incorporation of Boron-10 isotope further expanded the utility of these tetraborates, enhancing their boron neutron capturing capabilities under thermal neutron irradiation. In this study, the tetraborate structures of alkaline earth elements were specifically chosen due to their high boron densities. This property is particularly promising for applications in cancer therapy, where targeted neutron capture can be used to destroy malignant cells without harming surrounding healthy tissue. The study also explored the cytotoxicity of these particles, with calcium and magnesium tetraborates demonstrating non-toxicity, making them suitable for biomedical applications. The non-toxic nature of these materials, combined with their multifunctionality, positions them as ideal candidates for a variety of uses, including imaging, and as agents in photodynamic therapy. In conclusion, novelty of this study is the synthesis and investigation of the neutron sensitivity and upconversion behaviors of the Yb3+/Tb3+ co-doped Ca, Mg, and Sr tetraborates for the first time. It is not only contributed to the understanding of alkaline-earth tetraborates but also paved the way for the development and usage in interdisciplinary areas through the comprehensive investigation of their structural, optical, and toxic properties.
Benzer Tezler
- Carborane and metallocarborane functionalized phthalocyanines
Karboran ve metalokarboran fonksiyonlu ftalosyaninler
ILGIN NAR
- Synthesis and investigation of optical properties of Ce3+, Dy3+, Eu3+ single doped, Ce3+/ Dy3+ codoped, Ce3+/Dy3+/ Eu3+ triple doped and Yb3+ single doped, Ce3+/Tb3+/ Yb3+ triple doped GdBO3
Ce3+, Dy3+, Eu3+ teki katkılamalarının , Ce3+/Dy3+ ikili katkılamalarının , Ce3+/ Dy3+/ Eu3+ üçlü katkılamalarının ve Yb3+ tekli katkılamasının , Ce3+/ Tb3+/ Yb3+ üçlü katkılamalarının GdBO3 yapısı üzerinde sentezlenmesi ve optik özelliklerinin incelenmesi
OĞUZCAN TANEROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN YILMAZ
PROF. DR. OKAN ESENTÜRK
- Synthesis and investigation of optical and electrochemical properties of organoboron based donor-acceptor type conjugated polymers
Organobor bazlı donör-akseptör tipi konjüge polimerlerin sentezi ve optik ve elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması
BERRİN AYYILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ÇIRPAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇAĞATAY DENGİZ
- Katkılandırılmış lityum silikat camsı seramiklerin sentezi ve lüminesans özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and investigation of luminescence properties of doped lithium silicate glass ceramics
İSRAFİL ŞABİKOĞLU
Doktora
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDOĞAN CAN
- Altın katalize aril/heteroaril halkalı karbazollerin sentezi ve optiksel özelliklerinin incelenmesi
Gold-catalyzed synthesis and investigation of optical properties of aryl/heteroaryl annulated carbazoles
DUYGU EKİNCİ