Terleme düzeyini sürekli takip edebilen nadir toprak elementi katkılandırılmış ZnO/CuO kompozit ince filmlerin tasarımı ve üretimi
Design and production of rare-earth elements doped ZnO/CuO composite thin films for continuous sweat rate monitoring
Yazar: NURDAN SELİN KIRIK
Danışman: PROF. DR. BÜNYAMİN ŞAHİN
Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Bakır oksit = Copper oxide ; Kompozit filmler = Composite films ; Nadir toprak elementleri = Rare earth elements ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Bu tez çalışmasında, katkısız ve nadir toprak elementleri (Seryum (Ce), Disprosyum (Dy) ve İtriyum (Y)) katkılı ZnO/CuO kompozit ince film yapılarının, bir biyolojik sıvı olan ter örneklerinin gerçek zamanlı gözlenmesi amacıyla uygulanabilirliği ve verimliliği araştırılmıştır. Nanoyapılı ZnO/CuO ince film numuneleri düşük maliyetli ve kolay uygulanabilme özelliğine sahip olan Ardışık İyon Tabaka Adsorpsiyon ve Reaksiyon (SILAR) yöntemi aracılığıyla üretilmişlerdir. Üretilen bu yapıların yüzey morfolojisi, yapısal özellikleri ve iletkenlik ölçümleri farklı karakterizasyon teknikleriyle araştırılmıştır. Yüzey morfolojisi ve yapısal özelliklerine ilişkin incelemeler katkısız malzemenin temel fiziksel özelliklerinin nadir toprak elementlerinin katkısına bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. Katkısız, Ce, Dy ve Y katkılı örneklerin yapay ter örneklerini algılama özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Tüm yapay ter örnekleri için hazırlanmış tüm numunelerde katkılamaya bağlı olarak algılamadaki artışın varlığı görülmüştür. İlaveten yalın ve nadir toprak elementi katkılı numunelerin beş farklı yapay ter örnekleri için oda sıcaklığında lineer bir tepki sergiledikleri ortaya çıkmıştır. Elde edilen bu sonuçların yüzey morfolojisi, kristal yapısı, atomik yarıçap, elektronegativite ve iletkenliğe bağlı yorumlamaları bu tez çalışmasında ayrıntılı olarak tartışılmıştır. Elde edilen bu bulgulardan yola çıkarak nadir toprak elementi katkılı ZnO/CuO kompozit ince film yapıların çok karmaşık metot ve ekipman gerektirmeyen, temel amperometrik değişim yaklaşımıyla gerçek zamanlı terleme düzeyinin takibinde kullanılabileceğini söylememiz mümkündür.

Abstract:
In this thesis, we focused on the utility and efficacy of bare and rare-earth (RE) elements (Cerium (Ce), Dysprosium (Dy) and Ytrium (Y)) doped nanostructured composite ZnO/CuO thin films in the application of real-time monitoring of sweat as a biological fluid. Nanostructured ZnO/CuO thin film samples were synthesized by using a low-cost and simple Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) technique.  The surface topographical, structural, and conductivity characteristics of the samples were examined by different versions of characterization techniques. The structural and surface morphological analyses showed that the main physical characteristics of the ZnO/CuO thin film materials were altered after the substitution of RE elements. The comparative artificial sweat sensing properties of the bare, Ce-doped, Y-doped and Dy-doped ZnO/CuO composite films were also researched. An important improvement in sweat rate sensing properties was observed for all of the RE elements doped films for all concentration levels. Also, bare and RE elements doped samples demonstrated a linear response for the selected five different concentrations range at room temperature.  Comprehensive discussions were presented in the thesis regarding surface topography, crystalline structure, atomic radius, electronegativity, and conductivity. From the obtained these consequences, we can deduce that RE elements doped ZnO/CuO composite films could be utilized in real-time sweat rate monitoring with basic amperometric evaluations that do not suppose complicated preparation and instrumentation methods.