Elektroeğirme ile yüzeyler üzerinde nano boyutta kimyasal desenlerin üretimi
Fabrication of nanoscale chemical patterns on surfaces by electrospinning
Yazar: NURİ BURAK KİREMİTLER
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında elektroeğrilmiş nanolifler kullanılarak yüzeyler üzerinde farklı malzemelerin kimyasal ve mekânsal olarak tanımlanmış olarak nanoskobik boyutlarda desenlenmesine imkan veren düşük maliyetli ve çok yönlü ve özgün iki nanoüretim yöntemi başarıyla geliştirilmiştir. "Direkt nanoliflitografisi" ismi verilen bu yöntemlerin ilkinde uç fonksiyonlu polimerlerin nanolif formunda yüzeye biriktirilmesi ve lokalize olarak yüzeye aşılanmasıyla kimyasal desenlerin eklemeli bir şekilde üretimi gerçekleştirilmiştir. Aşılanma sırasında yüzey üzerinde yayılmalarının sınırlandırılması ve yakın-alan elektrospin parametrelerinin kontrol edilmesi ile 100 nm'den mikrometre mertebesinde genişlikleri kontrol edilebilen hizalanmış nanoşerit formunda desenler üretilmiştir. Bu yöntemlerin ikincisinde ise ince filmlerin elektrospin edilmiş nanofiberler vasıtasıyla çıkartmalı bir şekilde desenlenmesi esas alınmıştır. "Elektrospin nanolitografisi" adı verilen bu yöntemin temelinde, homojen ince filmlerin maske görevi gören nanoliflerin kullanımı ile desenlenmesi yatmaktadır. Bu yöntem ile organik malzemelerden genişlikleri 50 nm'nin altını bulan genişliklerde nano boyutta desenlerin üretiminin mümkün olduğu gösterilmiştir. Üretilen desenler, nanopartikül formunda farklı kimyasal yapılara ve geometrilere sahip fonksiyonel malzemelerin düzenlenmesinde şablon olarak kullanılmıştır. Geliştirilen yaklaşımların ölçeklendirilebilirliği ve basitliği, çeşitli polimer ince filmlerin nano boyutlarda desenlenebilmesi, farklı bilimsel alanlarda ve plazmonik, optoelektronik, nanoelektronik teknolojik uygulamalarda geniş etki potansiyeli ile büyük umut vaat etmektedir.

Abstract:
In this thesis, two low-cost, versatile and novel nanofabrication methods have been developed successfully by using electrospun nanofibers to fabricate chemically and spatially defined nanoscopic surfaces consisting of different materials. The first of these methods, referred as "direct nanofiberlithography" involves additive fabrication of chemical patterns through localized grafting of end-functional polymers confined within nanoscale reservoirs provided by the electrospun nanofibers. By suppressing the spreading of the end-functional polymers during the grafting to the surface and controlling the near-field electrospinning parameters, spatially defined patterns were produced in the form of nanoribbons whose width can be controlled from 100 nm to micrometers. The second of these methods is based on subtractive patterning of thin films by using electrospun nanofibers. The basis of this method, called as "electrospin nanolithography", is the patterning of homogeneous thin films on the surfaces by using nanofibers as etch masks. With this method, it has been shown that it is possible to produce nano-sized patterns from organic materials with a resolution down to 50 nm in width. The fabricated patterns were used as a template to organize functional materials with different chemical structures and geometries in the form of nanoparticles The scalability and simplicity of the developed approaches show great promise in nanoscale patterning of a range of polymer thin films with a broad impact potential in different scientific fields and technological applications plasmonics, optoelectronics and nanoelectronics.