Investigation of photothermal properties of bismuth-tin core-shell particles derived from liquid metals
Sıvı metallerden elde edilen bizmut-kalay çekirdekkabuk parçacıklarının fototermal özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 888344
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİMGE ÇINAR AYGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Bu tez, sıvı metallerden elde edilen bizmut-kalay (BiSn) çekirdek-kabuk parçacıklarının fototermal özelliklerini, yapısal karakterizasyonlarına ve optik özelliklerine odaklanarak araştırmaktadır. Ötektik kompozisyonda (ağ. %58 Bi) BiSn alaşımından sentezlenen parçacıklarının kılıfları kusur bakımından zengin SnO fazından oluşurken çekirdeklerinde sıvı halde metal faz bulunmaktadır. Optik karakterizasyonlar, BiSn çekirdek-kabuk parçacıklarının görünür ve yakın kızılötesi bölgelerinde %80 geniş bant ışık soğurma yeteneğine sahip olduğunu ortaya koymuştur. Fototermal özelliklerin keşfi, BiSn parçacıklarının NIR altında hızlı sıcaklık artışları gösterdiğini ve saniyeler içinde 150°C kadar yüzey sıcaklıklarına ulaştığını göstermiştir. Parçacıkların fototermal dönüşüm verimlilikleri, diğer sıvı metal bazlı fototermal sistemlerle karşılaştırılmış ve BiSn parçacıklarının üstün performansının altı çizilmiştir. Çekirdek-kabuk yapısının ısıl işlemle kontrol edilebilmesi, fototermal özellikleri önemli ölçüde etkileyerek bu dönüşüm mekanizmasının keşfinin önünü açmıştır. Kusur bakımından zengin SnO kabuğu ve çekirdeğinin metalik seviyedeki termal iletkenliği, %90 oranında ışık-ısı dönüşümünü kolaylaştırdığı ortaya konmuştur. Parçacıkların ışık soğurma yetenekleri, güneş ışığı altında bir su ısıtma uygulamasında gösterilmiştir. Ek olarak, yumuşak aktüatörler için ışığa duyarlı katmanlar olarak kullanımları araştırılmıştır. Parçacıkların hızlı ısıtma/soğutma yetenekleri, farklı tasarım yollarıyla üretilen polidimetilsiloksan (PDMS) aktüatörlerinin lazerle tetiklenen çalıştırılması için etkili olmuştur. Bu tez, sıvı metal fototermal malzemeler hakkındaki araştırmalara katkıda bulunarak BiSn çekirdek-kabuk parçacıklarının sentezi, karakterizasyonu ve uygulaması hakkında içgörüler sunmaktadır. Bulgular, bu malzemelerin gelişmiş fototermal performansları aracılığıyla ışık enerjisiyle ilgili teknolojileri ilerletme potansiyelini vurgulamaktadır
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the photothermal properties of bismuth-tin (BiSn) core-shell particles derived from liquid metals, focusing on their structural characterization and optical properties. Utilizing a droplet emulsion technique, particles were synthesized from BiSn alloy at eutectic composition of 58 wt.% Bi, resulting in a liquid metallic core surrounded by a shell predominantly composed of defect-rich SnO. Optical characterization revealed that BiSn core-shell particles possess broadband light absorption capabilities across the visible, and near-infrared regions at the level of 80%. Photothermal experiments demonstrated that particles exhibited rapid temperature increases under laser, reaching surface temperatures up to 150 °C within seconds. The photothermal conversion efficiencies of the particles were calculated and compared with other liquid metal-based photothermal systems, underscoring the superior performance of BiSn particles. The ability to control the core-shell structure through heat treatment significantly influenced the photothermal properties, providing a pathway to explore the mechanism. The defect-rich SnO shell and the high thermal conductivity of the BiSn core facilitate efficient light-to-heat conversion, up to 90% efficiency. Light absorption abilities of the particles were demonstrated in a water heating device under sunlight. Additionally, their use as light-sensitive layers for soft actuators was explored. Rapid heating/cooling capabilities of the particles were effective for laser light-triggered actuation of polydimethylsiloxane (PDMS) actuators produced via different design routes. This thesis contributes to the growing body of knowledge on liquid metal-derived photothermal materials, offering insights into the synthesis, characterization, and application of BiSn core-shell particles, highlighting the potential of these materials to advance light energy-related technologies through their enhanced photothermal performance.
Benzer Tezler
- Kompozit nanoparçacıklar aracılığıyla gerçekleştirilen fototermal terapinin meme kanseri üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of photothermal therapy via composite nanoparticles on breast cancer
DUYGU DENİZ USTA SALİMİ
Doktora
Türkçe
2023
Tıbbi BiyolojiGazi ÜniversitesiTıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİYE SEDA YAR SAĞLAM
- Fototermal terapide kullanılmak üzere perovskite nanoparçacıkları ve grafen kompozit yapıların sentezi, karakterizasyonu ve fototermal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of photothermal properties of perovskite nanoparticles and graphene composite structures for use in photothermal therapy
SİNEM ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikPamukkale ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CUMHUR GÖKHAN ÜNLÜ
- Dipeptitlerin kendiliğinden düzenlenme mekanizmalarının biyo-nano arayüzeyinin değişimi ile kontrolü
Controling self-assembly mechanism of dipeptides through manupilation of bio-nano interface
HAKAN ERDOĞAN
- Investigation of photothermal radiometry method for thermal characterization of polymer composites
Polimer kompozitlerin ısıl karakterizasyonu için fototermal radyometri yönteminin incelenmesi
HALİL DOĞACAN KOCA
Doktora
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPASLAN TURGUT
- Pankreas kanseri kombine fototermal/kemo terapisinde altınnanopartiküllerle dekore edilmiş sıcaklığa duyarlı lipozomların kullanım potansiyelinin incelenmesi
Potential investigation of using temperature sensitive liposomes decorated with gold nanoparticles for combined photothermal/chemo therapy of pancreatic cancer
EMİNE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN