Yarıiletken-tiyol-biyomolekül sistemlerinin üretilmesi ve optik özelliklerinin incelenmesi
Manufacture of semiconductor-thiol-biomolecular systems and investigation of their optical properties
Yazar: ALAADDİN COŞKUN
Danışman: PROF. DR. TOFİG MEMMEDLİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada yarıiletken biyosensör uygulamaları için yüzeye protein immobilizasyonunu (bağlanmasını) arttıracak yöntemler incelendi. Yarıiletkenlerle bazı biyolojik moleküller (DNA, RNA, Proteinler vs.) doğrudan kolay kolay bağ yaratamazlar. Buna karşın, yarıiletkenler ile biyomeleküllerin bağ oluşturabilmesi için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemlerden birtanesi de yarıiletken ve biyomolekül arasındaki bağlanmayı sağlayacak tiyollerle (-SH grubu) etkileşmesidir. n-GaAs (001) yüzeyi doğrudan protein bağlanmasına uygun bir yüzey olmadığı; hidrofobik yüzeye yakın bir temas açı değerine (66,5°) sahip olması sebebiyle anlaşıldı. Yüzeye tiyol ve dolayısıyla protein bağlanmasının kolaylaştırılması amacıyla; GaAs yüzeyinin KOH ile 30 dakika pasivizasyonu sonucunda, temas açı değerinin 36,5° ve ayrı bir başka GaAs yüzeyinin NaOH ile 30 dakika pasivizasyonu sonucunda, temas açı değerinin yaklaşık 3° ye düşmesi sağlandı. Pasivizasyonu tamamlanmış yüzeylerde temas açısı azalırken, yüzeye bağlanan tiyol molekülü sayısının artmış olduğu fotolüminesans (FL) verileri incelendiğinde, FL pik şiddetlerinin artışıyla kolayca anlaşılabilir. Daha sonra protein bağlanabilmesi amacıyla, yüzey ve protein arasındaki etkileşmeyi arttırıcı 11-Mercaptoundecanoic acid (tiyol) 24 saat boyunca uygulandı. Ayrıca, bu çalışmalara ilaveten, n-GaAs (001) yüzeyine magnetron sputtering (püskürtme) cihazı ile 22 Å' luk altın tabakası kaplandı.Altın kaplanan bu yüzeye tiyol-protein bağlanması ise, Yüzey Plazmon Rezonans (SPR) destekli elipsometre ile sağlandı. Bütün bu işlemlerin yüzeysel ve optiksel analizleri Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve FL ile yapılmıştır.Anahtar Kelimeler : GaAs, Biyosensör, Tiyol,

Abstract:
In this study, methods which enhance the protein immobilization on surface were investigated for semiconductor biosensor applications. Some biological molecules (DNA, RNA, proteins, etc) do not establish a bond easily with semiconductors. Nonetheless, various methods were developed for creating a bond between biomolecules and semiconductors. One of these methods is the interaction with thiols (-SH group) which ensures the bonding between a biomolecule and semiconductor. It was found that n-GaAs (001) surface is not convenient for direct protein bonding as a result of having a contact angle value (66,5°) which is close to the hydrophobic surface. The value of contact angle was decreased to 36,5° after passivation of GaAs surface with KOH for 30 min and 3° after passivation of another GaAs surface with NaOH for 30 min for catalyzing the bonding of thiol, and thereby protein, to the surface. If the photoluminescence (PL) data are investigated, it can easily be deduced from increments of the PL peaks that the number of thiol molecules bonded with surface is increased as the contact angle decreases on the surfaces completed passivation. After, 11-Mercaptoundecanoic acid (thiol), which increases the interaction between the surface and protein, was applied for 24 hours for protein bonding. In addition to these studies, 22 Å of Au layer was deposited on the n-GaAs (001) surface by magnetron sputtering system. Thiol-protein bonding with the Au deposited surface was ensured through Surface Plasmon Resonance (SPR) supported ellipsometer. Surface and optical analyses were conducted through Atomic Force Microscope (AFM) and PL.Key Words : GaAs, Biosensor, Thiol