Yüzeylerde desenlenebilir fonksiyonel nanofiberlerin üretimi ve uygulamaları
Fabrication and applications of on-surface patternable functional nanofibers
Yazar: SULTAN ÜNEY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ BURAK KİREMİTLER
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında fonksiyonel nanomalzemelerin kimyasal şablon olarak görev yapan elektroeğrilmiş nanofiberler yüzeylerine doğrudan ve seçici olarak sabitlenmesi ile ilgili çalışmalar yapılmış, bununla birlikte üretilen yapıların yüzey üzerinde desenlenebilmesi ile ilgili yenilikçi yaklaşımlar sunulmuştur. Literatürde ilk defa sunulan karakterdeki polimer harman çözeltilerinden elektroeğirme ile elde edilmiş nanolifler üretilmiştir. Nanolif hünyesinde yer harman polimerlerin sinerjik avantajları kullanılarak uygulanan yüzey işlemlerle bu nanoliflerin istenilen nitelikte morfolojisi ve yüzey kimyası sağlanmıştır. Nanolif formundaki bu kimyasal şablonlar yüzeyine seçici ve yerinde olarak inorganik nanomalzemelerin ve organik fonksiyonel nanomalzemelerin doğrudan sabitlenmesini sağlamıştır. Yüksek yoğunlukta yüzeyleri nanopartiküller ile donatılmış nanoliflerin basit ve etkili üretimi için önerilen bu özgün yöntemin kendisi dahi yüzey özelliklerinin önemli olduğu pek çok uygulama için etkili bir platform oluşturmaktadır. Bununla birlikte yüzeyleri nanomalzemelerle donatılmış NF'ler bu NF'lerin ayrıca yüzeyde mekânsal olarak tanımlı, kontrol edilebilen desenler farklı litografik uygulamalarla desenlenmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Bütün bu süreçlerde ES işleminin, yüzey işlemlerinin elde edilen nanolif morfolojisine ve yapısına etkisi, fonksiyonel nanomalzemelerin bu nanolifler üzerinde seçici olarak bağlanma mekanizmaları, nanoliflerin desenlenmesindeki koşullar ve etkileri detaylı olarak araştırılmıştır. Plazmonik nanopartiküllerle bezenmiş desenlerin yüzeyde güçlendirilmiş Raman spektroskopi (SERS) uygulamalarında efektifliği ortaya konulmuştur.   Böylece fonksiyonel nanomalzemelerin yüzeye sabitlenmesi ve nanolif formunda kimyasal şablonlar ile ilgili literatürde olan bilimsel çalışmalara yenilikçi bir yaklaşım sunulmuş ve ilgili teknolojilere katkıda bulunulmuştur.

Abstract:
This thesis presents studies on the direct and selective immobilization of functional nanomaterials onto the surfaces of electrospun nanofibers, which act as chemical templates. Innovative approaches for patterning the produced structures on surfaces are also introduced. For the first time in the literature, nanofibers obtained by electrospinning from polymer blend solutions of a novel character have been produced. Utilizing the synergistic advantages of the blend polymers within the nanofibers, the desired morphology and surface chemistry of these nanofibers have been achieved through applied surface treatments. These chemical templates in nanofiber form enabled the selective and in situ immobilization of inorganic and organic functional nanomaterials directly onto their surfaces. This unique method for the simple and effective production of nanofibers densely decorated with nanoparticles provides a robust platform for many applications where surface properties are critical. Additionally, these nanofibers with nanomaterial-decorated surfaces have been successfully patterned into spatially defined and controllable designs using various lithographic techniques. Throughout these processes, the impact of electrospinning (ES) and surface treatments on the morphology and structure of the obtained nanofibers, the mechanisms of selective binding of functional nanomaterials onto these nanofibers, and the conditions and effects of patterning the nanofibers have been thoroughly investigated. The effectiveness of patterns adorned with plasmonic nanoparticles in surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) applications has been demonstrated. Thus, this work offers an innovative approach to the scientific studies in the literature concerning the immobilization of functional nanomaterials and chemical templates in nanofiber form, contributing to the relevant technologies.