Polyelectrolyte multilayer films with monometallic and bimetallic nanoparticles for surface-enhanced raman scattering
Yüzey geliştirilmiş raman saçılımı için mono ve bimetalik nanoparçacıklar içeren polielektrolit çok katmanlı filmler
- Tez No: 975694
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLAY ERTAŞ, PROF. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüzeyde Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi (YGRS), moleküllerin pürüzlü metal yüzeyler veya nanoyapılar üzerinde adsorblandığında Raman saçılım sinyallerini artıran yüzeye duyarlı ve güçlü bir tekniktir. Bu çalışma, hem monometalik hem de bimetalik nanoparçacıkları içeren, katman-katman kendiliğinden yapılanma (LBL) yöntemiyle oluşturulmuş polielektrolit çok katmanlı filmler kullanılarak ayarlanabilir ve tekrarlanabilir YGRS-aktif yüzeylerin hazırlanmasını incelemektedir. Zayıf polielektrolitlerden BPEI ve TA, çok katmanlı filmlerin hazırlanmasında kullanılmıştır. Altın nanoparçacıklar (Au NP) Turkevich yöntemiyle sentezlenmiş ve ardından çok katmanlı filmlere immobilize edilmiştir. Öte yandan, gümüş nanoparçacıklar (Ag NP), film matrisi içinde, TA'nın fotokimyasal indirgen ajan olarak kullanılmasıyla ve Xe lamba ışınlamasıyla yerinde(in situ) sentezlenmiştir. Monometalik ve bimetalik nanoparçacık içeren YGRS yüzeylerinin hazırlanmasında post-loading ve sandwich yöntemleri uygulanmıştır. LBL üretim pH'sinin film morfolojisi ve nanoparçacıkların çok katmanlı filmler içindeki dağılımı üzerine etkisi, dolayısıyla da genel YGRS performansı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Nanoparçacık diziliminin, polimer biriktirme pH'lerinin ve Au NP yükleme süresinin etkilerinin polielektrolit çok katmanlı filmlerin kalınlığı, yüzey morfolojisi ve YGRS performansı üzerine etkileri araştırılmıştır. Yapısal karakterizasyon sonuçları, özellikle uzatılmış yükleme sürelerinde, dış yüzeyde altın nanoparçacıkların (Au NP) bulunmasının, gümüş nanoparçacık (Ag NP) içeren filmlerle karşılaştırıldığında, daha homojen nanoparçacık dağılımı ve daha yoğun sıcak nokta (hotspot) oluşumu nedeniyle daha yüksek YGRS sinyalleri ürettiğini göstermiştir. Polielektrolit çözeltilerinde BPEI pH 7.0 ve TA pH 4.0 koşullarında hazırlanmış, 18 saatlik Au NP yükle süresine sahip monometalik Au NP içeren PEM'ler, diğer örneklerle karşılaştırıldığında, en yüksek artış faktörü olan 20.2×10⁴ göstermiştir. Bu bulgular, YGRS aktivitesinin optimize edilmesinde nanoparçacık düzenlemesi ve katman oluşturma koşullarının önemini vurgulamakta ve LBL tekniğiyle tasarlanmış hibrit nanoyapıların, kimyasal ve biyosensör uygulamaları için ayarlanabilir ve tekrarlanabilirliğe sahip YGRS platformları geliştirmede büyük potansiyele sahip olduğunu vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) is a highly sensitive, surface dependent technique that increases the Raman signals of molecules adsorbed on nanostructured metal surfaces. This study investigates the preparation of tuneable and reproducible SERS-active surfaces using polyelectrolyte multilayer films prepared by the layer-by-layer (LBL) self-assembly method, which contain both monometallic and bimetallic nanoparticles. Weak polyelectrolytes, branched polyethyleneimine (BPEI) and tannic acid (TA) were used to construct multilayer films. Au NPs were synthesized using the Turkevich method and afterwards immobilized onto multilayer films, while Ag NPs were generated in situ within the film matrix through TA-mediated photochemical reduction under Xe lamp irradiation. Both post-loading and sandwich methods were employed to prepare monometallic and bimetallic nanoparticle-incorporated substrates. The effects of nanoparticle arrangement, polyelectrolyte deposition pH and Au NP immersion times on the thickness, the surface morphology and SERS performance of PEMs were investigated. Structural characterization showed that Au NPs as the outermost layer, with longer immersion times, significantly enhanced SERS signals compared to Ag NPs loaded films due to more uniform nanoparticle distribution and the formation of denser hotspot. Monometallic Au NP containing PEMs with 18 h Au NP immersion time, BPEI at pH 7.0 and TA at pH 4.0 of the polyelectrolyte deposition solutions had the highest enhancement factor of 20.2×104 compared to other samples. These findings highlight the importance of nanoparticle arrangement and assembly conditions in optimizing SERS activity and demonstrate the potential of LBL-engineered hybrid nanostructures in developing tuneable and reproducible SERS platforms for chemical and biosensing applications.
Benzer Tezler
- Use of gold nanoparticle embedded polyelectrolyte multilayer films as SERS substrates
Altın nanoparçacık gömülü polielektrolit çok katmanlı filmlerin YGRS alttaşı olarak kullanılması
SEZİN ÖZDEMİR
Doktora
İngilizce
2023
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLAY ERTAŞ
PROF. DR. İREM EREL GÖKTEPE
- Free standing layer-by-layer films of polyethyleneimine and poly(L-lysine) for potential use in corneal stroma engineering
Olası korneal stroma mühendisliği uygulamaları için çok katmanlı kaldırılabilir polietilenimin ve poli(L-lisin) filmleri
GİZEM ALTAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VASIF HASIRCI
YRD. DOÇ. DR. ALİ KHADEMHOSSEİNİ
- QCM-D tekniğiyle çok tabakalı film oluşumunun ve ilaç salım özelliklerinin incelenmesi
Investigation of multilayer film formation and its drug release properties via QCM-D technique
ÖZNUR YOLAÇAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
- Fonksiyonel ince filmlerin kimyasal kararlılığının QCM-D tekniği ile incelenmesi
Investigation of the chemical stability of functional thin films by QCM-D technique
EYMEN KONYALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
- İlaç salım sistemleri için LBL nano yapılı fonksiyonel filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of LBL nano structured functional films for drug release systems
DİLARA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ