Çekirdek/kabuk yapısına sahip silika jel içerisine piren içeren amfifilik polimerlerin enkapsülasyonu ve sensör uygulamaları
The encapsulation of pyrene substituted amphiphilic polymers within core/shell structured silica gels and their sensor application
Yazar: ALEYNA HİLLİK
Danışman: DOÇ. DR. BENGİ ÖZGÜN ÖZTÜRK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Son yıllarda, eser miktardaki tehlikeli kimyasalları tespit etmek için hızlı ve güvenilir 
kimyasal sensörlerin geliştirilmesine büyük ilgi duyulmaktadır. Bu sensörlerin çevre 
temizliği ve ülke güvenliği alanlarında potansiyel uygulamaları vardır. Pikrik asit (PA), 
2,4,6-trinitrotoluen (TNT) ve bunun bozunma ürünü olan dinitrotoluen (DNT) gibi 
polinitro aromatik bileşikler (NAC'ler), bilinen birçok patlayıcıda yaygın temel bileşenler 
olarak kullanılır. Bilinen çeşitli tespit yöntemleri arasında floresans teknikleri son 
zamanlarda özel ilgi kazanmıştır. Piren ve türevleri floresan özellik göstermeleri ve 
yüksek stabiliteleri nedeniyle floresans tabanlı sensör sistemlerinde yaygın olarak 
kullanılmaktadır. 
Bu tez kapsamında hidrofilik çekirdek ve hidrofobik dış kabuktan oluşan çekirdek/kabuk 
yapısındaki mezogözenekli silika jeller içerisine piren içeren amfifilik polimerler por 
boyutu küçültme işlemi ile enkapsüle edilerek yeni bir patlayıcı tespit sensör sistemi 
geliştirilmiştir. Stöber metodu ile sentezlenen SiO2 çekirdek etrafı organosilan türevi olan 
hidrofobik BTME (1,2(bistrimetoksisilil)etan) maddesi ile piren içeren amfifilik 
polimerler varlığında kaplanmıştır ve kaplama esnasında ara faz boşluğu oluşturmak için 
küçük organik moleküller (resorsinol vs.) şablon olarak kullanılmıştır. Daha sonra çift 
katmanlı yapı amonyak çözeltisi ile aşındırılıp çekirdek kısmının ve küçülmesi 
sağlanmıştır bu da çekirdek ve kabuk arasındaki faz boşluğunu artırmaktadır. Bu sayede 
ara faz ve por boyutunun sağladığı yüksek yüzey alanı ve hızlı adsorbsiyon özellikleri bu 
yapının nitroaromatik bileşiklerin tespiti için sensör olarak kullanılmasına olanak 
sağlamıştır. Elde edilen piren içeren çekirdek/kabuk yapısına sahip malzeme TEM, BET, 
TGA, DLS metotlarıyla karakterize edilmiştir. İlgili bileşiğin fotofiziksel özellikleri ise 
UV-VIS ve Floresans spektroskopisi ile tespit edilmiştir.

Abstract:
In recent years, there has been great interest in the development of fast and reliable 
chemical sensors to detect trace amounts of hazardous chemicals. These sensors have 
potential applications in environmental cleanup and homeland security. Polynitro 
aromatic compounds (NACs) such as picric acid (PA), 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) and 
its degradation product dinitrotoluene (DNT) are widely used as key components in many 
known explosives. Among the various known detection methods, fluorescence 
techniques have recently gained special interest. Pyrene and its derivatives are widely 
used in fluorescence-based sensor systems due to their fluorescent properties and high 
stability. 
In this thesis, a new explosive detection sensor system was developed by encapsulating 
amphiphilic polymers containing pyrene into mesoporous silica gels with a core/shell 
structure consisting of a hydrophilic core and a hydrophobic outer shell by pore size 
reduction. The SiO2 core synthesized by the Stöber method was coated with hydrophobic 
BTME (1,2(bistrimethoxysilyl)ethane), an organosilane derivative, in the presence of
pyrene-containing amphiphilic polymers and small organic molecules (resorcinol, etc.) 
were used as templates to create an interphase gap during coating. The bilayer structure 
was then etched with ammonia solution to shrink the core, which increases the phase gap 
between the core and the shell. In this way, the high surface area and fast adsorption 
properties provided by the interphase and pore size allowed this structure to be used as a 
sensor for the detection of nitroaromatic compounds. The obtained material with pyrenecontaining core/shell structure was characterized by TEM, BET, TGA, DLS methods. 
The photophysical properties of the related compound were determined by UV-VIS and 
Fluorescence spectroscopy.