Synthesis and investigation of optical properties and neutron sensitivities of borate compounds containing boron-10 isotope
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ÖZDE CEREN HIZAL
Danışman: Ayşen Yılmaz
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.