Anizotropik ve tek yönde yönelime sahip nanoyapılar içeren damlacık temelli mikroakışkan sistemlerde kargo taşınması
Cargo transportation in droplet based microfludic systems having anisotropic and undirectional nanostructures
Yazar: BETÜL ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN DEMİREL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Milyonlarca yıl boyunca canlılar evrim ve doğal seleksiyon yoluyla kazanmış oldukları çeşitli adaptasyonlarla hem çevresel şartlara uyum sağlamış hem de doğada maksimum performansı elde etmek için nasıl en az kaynak kullanılacağını öğrenmiştir.Doğadaki canlılar mükemmel yapı ve özelliklere sahiptir. Bizlerde doğayı taklit ederek ve doğadan ilham alarak bu özellikleri birçok uygulamada kullanmaktayız. Doğadaki biyolojik malzemelerin ıslanabilirliğinin incelenmesi bu alanlardan biridir.  Yapılan biyomimetik araştırmalar sonucunda, hiyerarşik yapıların ve diğer spesifik bileşenlerin bu doğal yüzeylerde uyumu sonucunda istenen ıslanabilirliğe sahip yüzeylerin taklit edilebileceği gösterilmiştir. Tez çalışmamızda, eğik açı buhar fazı biriktirme yöntemi ile sentetik moleküllerin yönelimsel olarak büyütülmesi ve tek yönde yönelmeye sahip bu yüzeylerin ıslanma özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bununla beraber, tek yönde yönelmeye sahip anizotropik nanoyapılar temelli dijital-mikroakışkan platformların mikro-kargo taşınmasında kullanımlarının incelenmesi hedeflenmiştir. Çalışmamızda sentetik temelli anizotropik yüzeyler eğik açı polimerizasyon yöntemi kullanarak hazırlanmıştır ve başlangıç molekülü olarak [2,2]-p-siklofan molekülü ve türevleri kullanılmıştır. Üretilen yüzeylerin morfolojik karakterizasyonu taramalı elektron mikroskobu ile ve yüzey değme açısı ölçümüyle de ıslanma davranışları incelenmiştir. Bunların dışında üretilen yönelimsel yüzeylerde damla hareketi çalışmaları yapılmıştır ve yüzeylerin modifiye edilmesi yoluyla yüzey kimyasının damla hareketine etkisi incelenmiştir. Bu olguyu mikro kargo taşınmasında uygulamak için yüzeylerde anizotropik sentetik nanoyapılar biriktirilmiş ve su damlacıkları istenilen yön doğrultusunda titreşim verilerek hareket ettirilmiştir. Sonuç olarak su damlacıklarının nanoyapıların büyüme yönüyle paralel yönde hareket edebilirken bunun aksi yönünde hareket edemeyip yüzey üzerinde asılı kaldıkları gözlenmiştir.

Abstract:
For millions of years, living organisms have shown an adaptation to the environment conditions through the abilities they have acquired via natural selection along with the learning of minimal resource usage for the best performance. Living organisms have spectacular structures and features. By getting inspired from these creatures of mother earth and imitating the nature itself, humankind tries to use these features of the organisms in many applications. For instance, the examination of the wettability of biomaterials in nature is one of those many applications. As a result of the biomimetic researches, with the compatibility of hierarchial structures and other specific compounds to natural surfaces the possibility of imitating the surfaces with desired wettability features has been displayed. In this study, it is aimed to examine the wettability features of unidirectional surfaces and the directional growth of sentetic molectules via oblique angle vapor phase deposition method. Additionally, the micro-cargo transfer and moving of unidirectional anisotropic nanostructure based digital microfluid platfroms has been targeted to be studied as well. In the study, sentetic based anisotropic surfaces have been prepared with the usage of oblique angle polymerization technique and [2,2]-p-cyclophane and its derivatives have been utilized as the starting molecule. The morphological categorisation of the surfaces produced has been realized with the scanning electron microscobe while surface contact angle measurement has been used for the examination of the wetting behaviour. Moreover, drop movements on the directional surfaces and the effects of surface chemistry to drop movements after the modification of the surfaces have been studied. To be able to apply this concept in micro cargo transfer, anisotropic sentetic nanostructures have been deposited on the surfaces and water droplets have been moved towards desired direction by applying vibrations. As a consequence, water droplets have been observed to be able to move in the parallel direction with the nanostructure growth whereas they are found to be unable to move on the contrary direction by being hanged on the surface.