Yoğun ortam plazma yöntemi ile sıvı fazda karbon bazlı metal nanopartikül üretimi
Carbon based metallic nanoparticle production in liquid phase by dense medium plasma
Yazar: TAHA ÖNDER KARAKAN
Danışman: PROF. DR. DİLEK ÇÖKELİLER SERDAROĞLU
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Nanopartiküller, birçok atom ya da molekülden oluşan gruplardır. Çeşitli boyutlarda ve şekillerde olabilirler. Metalik nanopartiküller yapısında metal element ya da bileşik bulunan genel olarak çapları 1 ve 100 nm arasında olan yapılardır. 
Nanopartiküllerin boyutları çok küçük olduğundan, malzemelerin hacimsel yapılarına kıyasla dikkate değer ve uygun koşulların sağlanmasıyla birlikte üstün özellikler göstermektedirler. Nano boyutlu metal partiküleri, ileri teknoloji malzemelerin vazgeçilmez hammaddeleri olup, uygulama alanları çok değişik sektörlere yayılmış durumdadır.
Bu çalışmada, biyomedikal sektöründe sıklıkla tercih edilen nanoyapılı karbon bazlı altın partiküllerin sentezi amaçlanmıştır. Daha önce karbon nanopartikül üretimi için kullanılmış olan yoğun ortam plazma sisteminin farklı elektrot tasarımları ve farklı eletrot malzemeleriyle karbon bazlı nanopartikül üretimi için ilk defa kullanılmş olması bu çalışmayı özgün kılmaktadır. 
Nanopartikül üretimi için kullanılan sistem, kontrol ünitesi, güç ünitesi, indüksiyon bobin ünitesi ve elektrotlardan oluşmaktadır. Kontrol ünitesi, belirli darbe sinyali ve rezonans etkisi sağlamak için kullanılmıştır. Güç ünitesi ise, kontrol ünitesinden gelen 15 Volt ile mosfetlerin tetiklenmesini sağlamıştır. İndüksiyon bobinine ulaşan düşük voltaj, bobinler yardımıyla yükseltilerek elektrotlara aktarılmş ve reaktörde bulunan benzen-argon çözeltisi içerisinde elektrotlar yardımıyla ark oluşumu sağlanmıştır ve böylece nanopartiküller oluşturulmuştur.
Sentez sonrasında nano yapılar için boyutsal, morfolojik, kimyasal ve iç yapı karakterizasyon değerlendirmeleri yapılmıştır. Taramalı elektron mikroskobunda  nanopartiküllerin genel olarak 20-40 nanometre çapında olduğu görülmüştür. Enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi ve x- ışını fotoelektron spektroskopisi sonuçlarında sırasıyla %0.1 ve %0.01 oranlarında altın bulunmuştur. Ayrıca X-ışını difraksiyonu ile yapılan iç yapı kristalografi analizlerinde, x-ışını kırınım tepeleri altın varlığını kanıtlayıcı niteliktedir. 
Bu çalışmada elde edilen bulgular, yoğun ortam plazma sistemiyle metalik yapıda nanopartiküllerin sentezlenmesi açısından umut verici olarak görülmüş olup sistemin geliştirilmesiyle birlikte verimin de iyileştirilebileceği değerlendirilmiştir.

Abstract:
Nanoparticles are groups of many atoms or molecules. They can be of various sizes and shapes. Metallic nanoparticles are structures with metal elements or compounds in their structure, generally between 1 and 100 nm in diameter.
Since the dimensions of the nanoparticles are very small, they show outstanding properties compared to the volumetric structure of the materials, together with the provision of suitable conditions. Nano-sized metal particles are indispensable raw materials of advanced technology materials and their application areas are spread over many different sectors.
In this study, it is aimed to synthesize nanostructured carbon-based gold particles, which are frequently preferred in the biomedical industry. The fact that the dense medium plasma system, which was previously used for the production of carbon nanoparticles, was used for the first time for carbon-based nanoparticle production with different electrode designs and different electrode materials makes this study unique.
The system used for nanoparticle production consists of a control unit, power unit, induction coil unit and electrodes. The control unit has been used to provide specific pulse signal and resonance effect. The power unit, on the other hand, triggered the MOSFETs with 15 volt coming from the control unit. The low voltage reaching the induction coil was increased with the help of coils and transferred to the electrodes and arc formation was provided with the help of electrodes in the benzene-argon solution in the reactor and thus nanoparticles were formed.
Dimensional, morphological, chemical and internal structure characterization evaluations were made for nanostructures after synthesis. It was observed that nanoparticles were generally 20-40 nanometers in diameter in scanning electron microscopy. In the energy dispersive x-ray spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy results, gold was found at 0.1% and 0.01%, respectively. In addition, X-ray diffraction peaks prove the presence of gold in internal structure crystallography analyzes performed by X-ray diffraction.
The findings obtained in this study were seen as promising in terms of synthesizing metallic nanoparticles with the dense environment plasma system, and it was evaluated that the efficiency could be improved with the development of the system.