Aşılanmış polimerlerin seçici olarak aşındırılmasıyla yüzeyler üzerinde desenlerin üretilmesi
Selective etching of grafted polymers for fabrication of patterns on surfaces
Yazar: HATİCE NUR EKİNCİOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Fonksiyonel polimerler = Functional polymers ; Fotolitografi = Photolithography ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Yüzey plazmonları = Surface plasmons

Özet:
Mikrometre ve nanometre boyutlarında fonksiyonel desenlere sahip altlıklar, sensörlerden sahtecilik karşıtı etiketlere kadar birçok teknoloji alanında uygulama potansiyeline sahiptir. Bu tez çalışmasında, aşılanmış polimer tabakalarıyla modifiye edimiş altlıkların seçici bir şekilde aşındırılmasıyla mikrometre mertebesinde boyutlara sahip desenlerin üretilmesi gerçekleştirilmiştir. Seçici aşındırma işlemi ise bir maske üzerinden UV-ozon muamelesi ile yapılmıştır. Bu amaca yönelik olarak maske üretimi, 253,7 nm dalga boyunda ışık geçirgenliğine sahip safir altlık üzerinde fotolitografi prosesi ile gerçekleştirilmiştir. Cam ve silisyum altlıklar üzerine poli(etilen glikol) (PEG) zincirleri döndürek kaplama ve ısıtma işlemleri ile aşılanmıştır. Maskenin saydam kısımlarının altında kalan PEG zincirleri, UV-ozon muamelesi ile ortamdan uzaklaştırılmıştır. Maskenin opak kısmındaki geometriye sahip PEG desenlerini içeren altlık, kolloidal altın nanopartiküller ile muamele edilmiştir. Altın nanopartiküllerinin seçici bir şekilde yüzeye aşılanmış PEG'lere bağlanmasıyla, plazmonik aktiviteye sahip desenler elde edilmiştir. Üretilen desenler yapısal olarak optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. Üretilen plazmonik desenlerin işlevselliği ise yüzey zenginleştirilmiş Raman spektroskopisi (SERS) analizleri ile berlirlenmiştir. Bu tez çalışmasında, geniş bir teknoloji alanı için uygulama potansiyeli olan fonksiyonel desenlerin üretilmesi, için kolay, ucuz ve farklı malzemelere uygulanabilir bir yöntem geliştirilmiştir.

Abstract:
Solid subsrates patterned with functional patterns at micrometer and nanometer length scalets have strong applicaion potential in different technologies that range from sensors to anti-counterfeiting labels. This thesis study aimed in fabrication of microscopic patterns via selective etching of solid substrates modified with end-grafted polymer layers. The selective etching was achieved by UV-ozone treatment through a mask. For this purpose, mask fabrication was performed using photolithography process on sapphire substrates, which have light transmittance at a wavelength of 253.7 nm. Poly(ethylene glycol) (PEG) chains were end-grafted on glass and silicon substrates by spin-coating followed by thermal annealing steps. End-grafted PEG chains under the transparent regions of the mask were removed by UV-ozone treatment. This selective etching step resulted in patterns of end-grafted PEG layers with geometries that are identical to the opaque regions of the mask. The treatment of the substrates with colloidal gold nanoparticles enabled fabrciation of plasmonically active patterns through site-specific adsroption of the particles. The fabricated patterns were structurally characterized by optic and electron microscopy. The functionality of the plasmonic patterns was investigated by surface enhanced Raman spectroscopy (SERS) analysis. A novel, simple, and low-cost method was developed in this study for fabrication of functional patterns of different materials with a broad application potential.