Katanyonik moleküller kullanılarak kendiliğinden kümeleşme yoluyla nano/mikro boyutlu yapıların oluşturulması ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of self assembled nano/micro sized structures formed by catanionic molecules
Yazar: ELİF GÜLCAN GÖK
Danışman: PROF. DR. NİHAL AYDOĞAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Çalışmada kolay elde edilebilen katyonik ve anyonik moleküller kullanılarak kendiliğinden bir araya gelme ile spontane organik bazlı tübüler yapıların elde edilmesi ve bu yapıların incelenerek nanotüp oluşumu için optimum koşulların belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında anyonik molekül olarak grubumuzda sentezlenen, pH duyarlı, indirgenip yükseltgenebilen bir grup içeren, yüzey aktif bir molekül olan Aqua molekülü (C25H29NO4) ile literatürde sıkça karşılaşılan litokolik asit (LCA) molekülü kullanılmıştır. Katyonik molekül olarak ise ticari olarak kolay elde edilebilen setiltrimetilamonyum bromür ile yine laboratuvarımızda sentezlenen, yüzey aktif madde olan hekzadesiltrimetilamonyum bromürün brom iyonlarının hidroksil iyonlarıyla yer değiştirilmiş türevleri kullanılmıştır.
Çalışma kapsamında farklı derişim ve karıştırma oranlarında katanyonik karışımlar hazırlanmış, bu karışımların karakterizasyonları yapılarak ne tür tübüler yapılar oluştuğu gözlemlenmiş ve bu kümeleşmelerin oluşumu için optimum koşullar belirlenmiştir. Optimum koşulları bulmak için ışık saçılımı, yüzey gerilimi, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), zeta-potansiyel ve X-ışını kırınımı (XRD) verilerinden yararlanılırken, kümeleşmelerin görüntülenmesinde optik mikroskop, atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ve taramalı elektron mikroskopundan (SEM) yararlanılmıştır. Aqua içeren katanyonik karışımlarda, en iyi etkileşimin ortama en son etanolamin ekleyerek elde edildiği saptanmış, SEM görüntüleriyle boyut dağılımının ve fiber benzeri yapıların en iyi olduğu durumun, mol oranının 9:1 ve Aqua derişiminin kütlece %1 olduğu Aqua:CTAOH/HTAOH katanyonik karışımları olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca Aqualı karışımların potansiyel uygulama alanları da incelenmiştir. LCA içeren katanyonik karışımlarda ise, molekül yapısındaki farklılığın oluşan kümeleşmeler üzerindeki etkisi karşılaştırılarak incelenmiş, molekül yapısındaki farklılığın kümeleşmeler üzerinde büyük değişiklikler yaptığı saptanmıştır.

Abstract:
At this study as anionic molecules, Aqua molecule (C25H29NO4) which is pH responsive, has a redox active group in its molecular structure and is synthesized in our laboratory and lithocholic acid (LCA) were used. As cationic molecules, cetyltrimethylammonium hydroxyl (CTAOH) and hexadecyltrimethylammonium hydroxyl (HTAOH) which is also synthesized in our laboratory were used.
Aionic Aqua and LCA molecules mixed with cationic CTAOH and HTAOH molecules at different concentration and mixing ratios in order to get catanionic mixtures. These catanionic mixtures' characterizations were done to specify the optimum conditions. To find the optimum conditions, light scattering, surface tensions, fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), zeta-potential and X-ray diffraction (XRD) datas were used, for observing the obtained structures, optical microscope, atomic force microscope (AFM) and scanning electron microscope's (SEM) images were taken. The best interactions between the anionic and cationic molecules in the catanionic mixtures with Aqua were observed when the ethanol amine was added after the anionic and cationic molecules mixed. Also with SEM images it's understood that the best fibril-like structure and size distribution were occured when the molar mixing ratio was 9:1 Aqua:CTAOH/HTAOH and concentration of Aqua was 1% by weight. Also these nanofibrils potential applications were investigated.
In order to understant the effects of different types of molecular structures on self assembled aggregations, LCA and CTAOH/HTAOH catanionic mixtures were examined. It was seen that the vesicular shapes was formed as soon as LCA and HTAOH were mixed but this situation didn't occur for LCA:CTAOH. Also the fibrils had tendency to twist for LCA:CTAOH but there was just elongation of fibrils at LCA:HTAOH mixtures.