Numerical estimation of enhancement factor of silver nanowire filter foils as SERS substrates
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mikro ve Nanoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: SELEN YÜKSEL
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Alpan Bek
Eş Danışman: Mehmet Emre Taşgin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yüzey Artırımlı Raman Spektroskopisi (SERS), yüzeye duyarlı bir titreşim spektroskopisi yöntemidir. Yüksek düzeyde SERS aktif alttaşlara, SERS'e özgü iyileştirme sağlayan yüzey plazma rezonansının oluşumu nedeniyle metalik nano yapılar aracılığıyla çalışılır. Nano ölçekte, soy metal yapılar, elektromanyetik alanın yoğunluğunu bölgesel artırarak sinyalin görünürlüğünü arttırır. Gümüş ve altın, düşük kayıpları ve yüksek geliştirme faktörleri (EF) nedeniyle en çok çalışılan soy metallerdir. Altın kimyasal olarak kararlıdır ve yaşlanmaya karşı idealdir, ancak gümüşün kayıpları daha düşüktür. Yüksek EF'lerine rağmen, gümüş nanoyapılar yalnızca uygun koruyucu kaplama tabakası ile kullanışlıdır. Analitik bir araç olarak SERS'in kullanımı eser moleküllerin tespitinde sayısız kez kanıtlanmıştır ancak biyolojik patojenler gibi büyük ölçekli malzemelerin tespitinde kullanımı sınırlıdır. Son zamanlarda, filtre folyoları şeklindeki kalın ve yoğun AgNW ağları, patojenleri sıvılardan filtreleme ve SERS substratı olarak işlev görme ikili işlevi ile geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, AgNW'lerin beklenen Raman EF'sinin sayısal simülasyonlar kullanılarak tahmin edilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada çok yönlülüğü, kullanılabilirliği ve köklü literatürü nedeniyle zamanda sonlu farklar (FDTD) tabanlı Maxwell çözücü kullanılmıştır. Yaklaşımımızda, karmaşık AgNW ağlarının EF'si, FDTD yöntemi kullanılarak, karşılıklı olarak paralel ve çapraz yönlü iki AgNW tarafından temsil edilen alt sistemlere bölünerek tahmin edilmektedir. EF'nin paralel ve çapraz teller arasındaki mesafeye, koruyucu dielektrik kaplama kalınlığına ve polarizasyon açısına bağımlılığını değerlendirmek için simülasyonlar yapılmıştır. Hesaplanan EF değerlerinin 104 ila 107 arasında olduğu ve bu sonuçların araştırma grubumuzda yürütülen deneysel çalışmalarla çok iyi bir uyum içinde olduğu bulunmuştur. Bu, gerçek AgNW ağının karmaşıklığına karşı yaklaşımımızın basitliği düşünüldüğünde şaşırtıcı bir sonuçtur.