Development of cutting-edge SERS and TERS technologies for environmental challenges
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mikro Ve Nanoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ÖZGE DEMİRTAŞ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Alpan Bek
Eş Danışman: Emren Nalbant
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İz düzeyindeki çevresel analitlerin güvenilir parmak izi bilgilerini sağlayan hızlı ve tahribatsız tespit yöntemlerine yönelik artan bir talep vardır. Yüzey-artırımlı Raman spektroskopisi (SERS) ve uç-artırımlı Raman spektroskopisi (TERS), etiketsiz kimyasal tanımlama ve ölçüme olanak tanımaktadır. SERS metal nanoyapılarının ve TERS metal ucunun yakın alanındaki uyaran ve saçılan elektromanyetik alanların artırılması, plazmonik nano antenlerin uygun seçimi ve tasarımı ile sağlanmaktadır. Bu çalışmada, sinyal artırımı ve tekrarlanabilirlik açısından oldukça umut vadeden, yüksek fayda-maliyet oranına sahip son teknoloji SERS alttaş hazırlama yöntemlerini sunuyoruz. 10 fM kristal menekşe ve 1 μM düzeyinde amonyum nitratı tespit edebilen çok uçlu altın nanoparçacıkların tek katmanlı, sıkı paketlenmiş düzeneklerini gösteriyoruz. Ayrıca, yüzey aktif madde içermeyen Ag nanoyapılarının ve Au-Ag alaşımlı nanoparçacıklarının, tek adımlı bir kimyasal indirgeme yöntemi kullanarak filtre kağıdı üzerinde yerinde büyümesini rapor ediyoruz. Ag nanoyapıları ile üre nitratın C-N simetrik gerilme modu 1 μM konsantrasyona kadar tespit edilebilirken, Au-Ag alaşım nanoparçacıkları R6G, CV ve BCB'nin çoklu tespitini sağlamaktadır. Ek olarak, epi aydınlatma ve toplama konfigürasyonunu kullanarak opak ve şeffaf numunelerin karakterizasyonunu sağlayan ve yan aydınlatmayla ilişkili artık arka plan sinyallerini ortadan kaldıran son teknoloji ürünü bir TERS tasarımı sunuyoruz. Tasarımımız üç farklı lazer dalga boyuna uygun olduğu için hem atomik kuvvet mikroskobu uçlarından hem de analitlerden gelen geniş bir spektral tepki aralığında çalışabilmektedir. TERS sinyalinin daha da artırılması, metal uç şaftı üzerinde yüzey plazmon polaritonunu (SPP) uyardıktan sonra tipin ucuna doğru SPP yayılmasını içeren plazmon nano odaklanma yoluyla elde edilebilir. Bu amaçla, femtosaniye darbeleriyle lazer kaynaklı periyodik yüzey yapılandırması kullanarak aynı anda birden fazla uç modifikasyonuna olanak sağlıyoruz.