M-selenit (M: CU, ZN, GA ve IN) nanopartiküllerinin sentezi için yeni ıslak kimyasal yöntemlerin geliştirilmesi
Development of new wet-chemical methods for the synthesis of m-selenide (M: CU, ZN, GA, and IN) nanoparticles
Yazar: AHMET EMRE KASAPOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ÖNDER METİN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı / Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kolloidal kuantum noktaları (QD)) = Colloidal quantum dots (QD) ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Bu çalışmada yüksek kalitede M-Selenit (M: Ga, Cu, In ve Zn) yarıiletken nanopartiküllerinin kolloidal sentezi için yeni ıslak kimyasal yöntemlerin geliştirilmesi, sentezlenen kolloiadal nanopartiküllerin, ileri aletsel karakterizasyon teknikleri kullanılarak yapısal, elementel ve optik özelliklerinin belirlenmesi ve karakterizasyon sonuçlarına göre geliştirilen ıslak kimyasal yöntem ile nanopartikül sentez şartlarının iyileştirilmesi amaçlandı.Hedeflenen M-Selenit (M: Ga, Cu, In ve Zn) yarıiletken nanopartiküllerinin kolloidal sentezi, özel tasarım dört boyunlu reaktörde inert gaz atmosferi altında yüksek kaynama noktasına sahip çözücü ve uzun zincirli sürfaktantlar varlığında ticari olarak temin edilen başlangıç tuzlarının solvotermal olarak kontrollü bir şekilde parçalanması yoluyla ilk defa sentezlendi. Her bir nanopartikül sentezinin optimizasyonu için başlangıç metal tuzları, selenyum tuzu, çözücü çeşidi, sürfaktant çeşidi, sıcaklık ve reaktöre aktarım şeklinin etkisi çalışıldı. Her bir optimizasyon çalışması sonucu elde edilen nanopartikülleri ileri analiz teknikleri ile karakterize edilerek, en uygun sentez koşulları belirlendi.İleri aletsel analiz teknikleri ile gerçekleştirilen karakterizasyon çalışmaları ile geliştirilen optimize reçeteler ile oldukça düzgün parçacık boyutu dağılımına sahip Ga2Se3, Cu2Se, In2Se3 ve ZnSe nanopartiküllerinin başarıyla sentezlendiği belirlendi. Sentezlenen MSe (M: Ga, Cu, In ve Zn) yarıiletken nanopartiküllerinin sentezlenme şartlarındaki çalışılan her bir parametrenin farklı parçacık boyutlarında ve şekillerinde nanopartiküllerin sentezi ile sonuçlandığı görüldü. Bu nanopartiküllerin boyutlarında ki değişim optik özelliklerinde değişime sebep olduğu belirlendi. Ga2Se3, Cu2Se In2Se3 ve ZnSe yarıiletken nanopartikülleri özel tasarım dört boyunlu reaktör içerisinde optimizasyonu gerçekleştirilen sürfaktant yardımcılı solvotermal metot ile boyut ve şekil kontrollü olarak başarıyla sentezlendi. Sentezlenen MSe nanopartiküllerinin parçacık boyutları ile optik özellikleri değiştirilerek görünür bölgede 510-560 nm dalga boylarında yüksek fotolüminesans emisyonlara sahip nano partiküller geliştirildi.

Abstract:
In this study, new wet chemical method were developed for the colloidal synthesis of high-quality MSe (M: Ga, Cu, In, and Zn) semiconductor nanoparticles. The structural, elemental, and optical properties of the synthesized colloidal nanoparticles were determined by using advanced instrumental characterization techniques. Based on the characterization data, the aim was to optimize the synthesis conditions using the wet chemical methods.The colloidal synthesis of the targeted MSe (M: Ga, Cu, In, and Zn) semiconductor nanoparticles was achieved for the first time through the solvothermal decomposition of commercially available starting salts in the presence of a high-boiling solvent and long-chain surfactants, under an inert gas atmosphere in a specially designed four-neck reactor. The optimization of each nanoparticle synthesis involved studying the effects of starting metal salts, selenium salts, solvent type, surfactant type, method of transfer to the reactor and temperature. The nanoparticles obtained from each optimization satudy were characterized by advanced instrumental analysis techniques and the most appropriate synthesis conditions were determined.Characterization studies performed by usind advanced instrumental techniques confirmed that Ga2Se3, Cu2Se, In2Se3, and ZnSe nanoparticles with a highly uniform particle size distribution were successfully synthesized by using the optimized recipes. It was seen that each studied parameter in the synthesis conditions of the synthesized MSe (M: Ga, Cu, In and Zn) semiconductor nanoparticles resulted in the synthesis of nanoparticles with different particle sizes and shapes. It was determined that these variations in particle size affected the optical properties of the nanoparticles. Ga2Se3, Cu2Se, In2Se3, and ZnSe semiconductor nanoparticles were successfully synthesized with controlled size and shape using a surfactant-assisted solvothermal method optimized in a specially designed four-neck reactor. By altering the particle sizes and optical properties of the synthesized MSe nanoparticles, nanoparticles with high photoluminescence emissions in the visible region at wavelengths of 510-560 nm were developed.