Plazmonik metallerle güçlendirilmiş grafen kuantum nokta nanoyapılarının doğrusal olmayan optik özellikleri
Nonlinear optical properties of graphene quantum dot nanostructures wi̇th enhanced by plasmoni̇c metals
- Tez No: 911865
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET KARATAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Bu tez çalışmasında, biyoteknolojik uygulamalarda kullanımı hedeflenen grafen kuantum nokta (GQD) temelli yenilikçi nanokompozitler geliştirilmiştir. Polietilenimin ile işlevselleştirilmiş azot katkılı grafen kuantum noktaları (PEI N katkılı GQD'ler), salisilaldehit (SAL) ile reaksiyonundan Schiff bazlı azot katkılı GQD'ler (PEI-SAL N katkılı GQD'ler) ve bu GQD'lerin gümüş nanokompozitleri (AgNPs/PEI-SAL N katkılı GQD'ler) sentezlenmiştir. Bu malzemelerin yapısal karakterizasyonu FT-IR, TEM ve EDX yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Nanomalzemelerin doğrusal ve doğrusal olmayan optiksel özellikleri soğurma, floresans ve ultrahızlı spektroskopi teknikleri ile detaylı olarak incelenmiştir. Kararlı durum spektrumları, AgNPs/PEI-SAL N katkılı GQD'lerin, PEI-SAL N katkılı GQD'lerin (~376 nm) ve AgNP'lerin plazmonik bandının (~455 nm) birleşimine dayanan geniş bir absorpsiyon bandına sahip olduğunu göstermiştir. AgNPs ile işlevselleştirme, PEI N katkılı GQD'lere kıyasla düşük floresans yoğunluğu sergilemiş, ancak daha karmaşık yük aktarım dinamikleri ortaya koymuştur. Spektroskopik analizler, PEI N katkılı GQD'lerden PEI-SAL N katkılı GQD'lere ve AgNPs/PEI-SAL N katkılı GQD'lere doğru bir elektron transferi olduğunu göstermiştir. Ayrıca, DFT analizleri UV-Vis sonuçlarıyla uyumlu olarak, AgNPs/PEI-SAL N katkılı GQD'lerin daha küçük HOMO-LUMO enerji boşluğuna sahip olduğunu ve bu yapının daha yüksek kimyasal reaktivite ve enerji kazanımı ortaya koymuştur. Biyo-görüntüleme uygulamaları için yapılan in vitro testlerde, AgNPs/PEI-SAL N katkılı GQD'ler A549 kanser hücrelerinde en yüksek floresans etkinliğini göstermiştir. Ayrıca, AgNP'lerin optik özellikleri sayesinde, kanser hücrelerinin canlılığında önemli bir azalma gözlemlenmiştir. Tüm deneysel ve teorik sonuçlar, sentezlenen AgNPs/PEI-SAL N katkılı GQD nanokompozitinin hem teşhis hem de tedavi için kullanılabilir, teranostik uygulamalar açısından umut verici bir aday olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, innovative nanocomposites based on graphene quantum dots (GQDs) aimed to be used in biotechnological applications have been developed. Polyethyleneimine functionalized nitrogen-doped graphene quantum dots (PEI-N-doped GQDs), Schiff-based nitrogen-doped GQDs (PEI-SAL-N-doped GQDs) and silver nanocomposites of these GQDs (AgNPs/PEI-SAL-N-doped GQDs) were synthesized by their reaction with salicylaldehyde (SAL). The structural characterization of these materials was carried out by FT-IR, TEM and EDX methods. The linear and nonlinear optical properties of the nanomaterials were investigated in detail by absorption, fluorescence and ultrafast spectroscopy techniques. Steady-state spectra showed that AgNPs/PEI-SAL N-doped GQDs had a broad absorption band based on the combination of PEI-SAL N-doped GQDs (~376 nm) and the plasmonic band of AgNPs (~455 nm). Functionalization with AgNPs exhibited lower fluorescence intensity compared to PEI-SAL N-doped GQDs but revealed more complex charge transfer dynamics. Spectroscopic analysis showed that there was an electron transfer from PEI-N-doped GQDs to PEI-SAL N-doped GQDs and AgNPs/PEI-SAL N-doped GQDs. Furthermore, DFT analysis showed that AgNPs/PEI-SAL N-doped GQDs had smaller HOMO-LUMO energy gap, which was consistent with the UV-Vis results, and this structure exhibited higher chemical reactivity and energy gain. In in vitro tests for bioimaging applications, AgNPs/PEI-SAL N doped GQDs showed the highest fluorescence efficiency in A549 cancer cells. Furthermore, due to the optical properties of AgNPs, a significant decrease in the viability of cancer cells was observed. All experimental and theoretical results indicate that the synthesized AgNPs/PEI-SAL N doped GQD nanocomposite can be used for both diagnosis and treatment and is a promising candidate for theranostic applications.
Benzer Tezler
- A novel AAO based sers substrate for characterization for characterization of proteins
Yüzeyce güçlendirilmiş raman spektroskopisi ile protein karakterizasyonu için AAO şablonlar ile altlik üretimi
ZEHRA BERİL AKINCI
Doktora
İngilizce
2013
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Plazmonik ve opto-akışkan platformların teorik, hesaplamalı ve deneysel yöntemlerle incelenmesi
Theoretical, computational and experimental studies on plasmonic and optofluidic platforms
YAĞIZ MOROVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK
- Design and analysis of metamaterial based perfect absorbers
Metamalzeme bazlı mükemmel soğurucuların dizayn ve analizi
MAHMUT CAN SOYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY
- Grafenin plazmonik yapılarda aktif ortam olarak kullanılması
Graphene as an active medium in plasmonic structures
TANER TARIK AYTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAMAZAN ŞAHİN
- Optical engineering of titanium nitride thin films for nanoplasmonic biosensing
Titanyum nitrür ince filmlerin nanoplazmonik biyosensör uygulamaları için optik mühendisliği
CEMRE IRMAK KAYALAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL YÜCE
DR. ÖĞR. ÜYESİ Hasan KURT