Grafen oksit ve CVD temelli yüzey zenginleştirilmiş raman spektroskopisi uygulamalarında kullanılacak alttaşların aktivitelerinin kıyaslanması
Comparison of the activity of graphene oxide and CVD graphene-based substrates to be used in surface enhanced raman spectroscopy applications
Yazar: NAGİHAN EMELLER
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMED EMRE AYHAN
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Yüzey Geliştirilmiş Raman Spektroskopisi, icat edildiğinden beri bilimsel araştırmalar için, kimyasal ve biyolojik moleküleri saptama konusunda etkili bir analitik karakterizasyon yöntemi olarak ilgi konusu olmuştur. Ayrıca, spesifik ve eser miktarda moleküleri saptayabilmek için uygun SERS substratlarının seçimi her zaman zor bir nokta olmuştur. İstikrarlı ve güvenilir sinyal gelişimleri elde etmek için etkili SERS substratlarının üretimi önemlidir. Bu çalışmada, iki farklı türde grafen temelli SERS substratının üretimini gerçekleştirerek bunların SERS aktivitelerini karşılaştırdık. Burada prob molekülü olarak Rhodamine 6G (R6G) kullandık. Kimyasal buhar biriktirmeli yöntemi ile üretilen grafen (CVDG) SERS substratlarımız, 10-13 M'lik mükemmel tespit limiti (LOD) gösterdi. Bugüne kadar, 10-13 M, R6G molekülleri için büyütülmüş grafen bazlı SERS substratında ulaşılan en düşük konsantrasyon seviyesidir. Bu sonuçlar, herhangi bir soy metal veya diğer malzemeler kullanılmadan büyütülen CVDG SERS substratımızın oldukça hassas olduğunu gösterdi. Geniş yüzey alanına sahip esnek ve şeffaf bir SERS substratı istendiğinde, CVD grafen (CVDG) SERS substratları daha uygun olurken, toz, kolloid ve ince film SERS uygulamalarında modifiye grafen oksit (MGO) tercih edilebilir. MGO, yüksek konsantrasyonda R6G çözeltisinde CVDG ve SiO2 referans substratlarına kıyasla daha iyi sinyal yükseltme performansıgösterdi. Substratların SERS aktivitelerindeki farklılıklar, CVDG ve MGO arasındaki kimyasal, elektriksel, optik ve yüzey özelliklerindeki farklılıklar açısından ayrıntılı olarak tartışıldı. Rezonant olmayan grafen
bazlı SERS substratların aktivitelerini anlamak, yeni nesil Raman spektrometre cihazları açısından çok önemlidir. Üretilen malzemelerimiz, diğer rezonant metal nanopartiküller ile modifiye edilebilir ve belirli moleküllerin hassas tespitinde güvenilir SERS substratları olarak kullanılabilir.

Abstract:
Surface-enhanced Raman spectroscopy has been a popular topic of scientific discussion since its 
invention, as it is an effective analytical characterization method for the detection of biological and chemical molecules. Also, the selection of a suitable SERS substrate is always a challenge for specific molecules and trace amounts. To achieve consistent and reliable signal development, the fabrication process of the SERS substrate is important. In this work, two different types of graphene-based SERS substrates were fabricated and a comparison was made between these substrates. Rhodamine 6G (R6G) was used as the probe molecule for this study. Our graphene (CVDG) SERS substrates prepared by chemical vapour deposition method achieved a perfect limit of detection (LOD) of 10-13 M. To date, the value of 10-13 M is the lowest concentration value ever achieved for the graphene-based SERS substrates, growth for R6G molecules. These results show that our CVDG SERS substrate is quite accurate. When a substrate that is transparent, flexible and with a large surface area is desired, it corresponds to CVD graphene (CVDG) SERS substrates, on the other hand, for the applications of dust, colloid and thin film SERS modified graphene oxide (MGO) may be more suitable. MGO showed better signal development than the reference substrates CVDG and SiO2 in high concentrations of R6G solution. The differences between the substrates in terms of their SERS activities were discussed in detail from the aspect of chemical, electrical, optical properties and surface morphology of CVDG and MGO. It is crucial to understand the development of enhancement process activities of non-resonant materials for the new generation of Raman spectroscopy instruments. The materials we have produced can be used as reliable SERS substrates for the detection of certain sensitive molecules and can also be modified with other resonant nanoparticles.