İki boyutlu fotonik koloit kristal yapıların oluşturulması ve incelenmesi
Fabrication and investigation of two-dimensional photonic colloid crystal structures
Yazar: SİNAN HAZAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ KAYA
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Akıllı malzemeler = Intelligent materials ; Fotonik kristaller = Photonic crystals ; Hidrojeller = Hydrogels ; Polikristal = Polycrystalline

Özet:
Fotonik kristaller, ışığı yönlendiren yapılardır. Mikrometre büyüklüğündeki koloit parçacıklarından oluşan altıgen dizilimli, 2-boyutlu koloit kristaller, lazer ışığı altında Bragg saçılımı yapar ve belirgin bir biçimde gözlenebilen Debye halkası meydana getirirler. Debye halkasının büyüklüğü, koloit parçacıklar arası mesafeyi gösteren bir ölçüttür. Bu tezde, 2-boyutlu altıgen dizilime sahip fotonik koloit kristaller üzerinde ısıya duyarlı NIPAM (N-isopropilakrilamid) monomerleri polimerleştirerek 2-boyutlu ısıya duyarlı fotonik kristaller sistemi oluşturulmuştur. Koloit kristal ve ısıya duyarlı jelden oluşan bu hibrit yapı, belirli bir sıcaklık üzerinde büzülerek 2-boyutlu koloit fotonik kristal parçacıkları arasındaki mesafede bir azalmaya sebep olacaktır. Bu tezde, farklı NIPAM, akrilikasit, akrililamid ve çapraz bağlayıcı miktarları kullanılarak sıcaklığa bağlı parçacıklar arası mesafedeki değişim ilk defa 2-boyutlu altıgen dizilime sahip koloit fotonik kristaller kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Parçacıklar arası mesafeyi ölçmek için basit bir Bragg kırınım deney sistemi kurulmuş, bir kamera aracılığı ile sıcaklığa bağlı hacim faz geçişi öncesi ve sonrası Debye halkasındaki değişimler kaydedilip parçacıklar arası mesafe ölçümü gerçekleştirilmiştir. Teori ve daha önceki çalışmalara uygun olarak, sıcaklığa bağlı hacim faz geçişi sonrası jelin büzülmesi ile parçacıklar arası mesafenin azalması gözlemlenmiş ve farklı konsantrasyonlara sahip hidrojellerin analizleri ilk defa detaylı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Photonic crystals are structures that guide the light. When a laser light is reflected onto micrometer sized colloid particles forming 2 dimensional hexagonal structure, Bragg scattering occurs and the scattering pattern reveals a Debye ring which is easily observed on the screen. The size of the Debye ring is related to the distance between the colloidal particles. In this thesis, temperature responsive material of NIPAM (N-isopropylacrylamide) monomers have been polymerized onto the 2-dimensional hexagonal photonic colloidal crystals, and this procedure has emerged a new hybrid system as temperature sensitive photonic colloidal crystals. This hybrid system shrinks above a certain temperature and the distance between underlying colloidal particles decreases as the temperature increases. In this thesis, by using different amounts of NIPAM, acrylic acid, acrylamide and crosslinker, the change in the distance between particles due to temperature has been observed for the first time using colloid photonic crystals with 2-dimensional hexagonal array. A basic Bragg diffraction experimental setup is built in the laboratoy and Debye rings are recorded by a digital camera to measure the distance between the particles before and after volume phase transition occurs at different temperatures. The decreasing distance between the particles are observed which is predicted by the theory and the previous studies. The detailed studies on the effect of the components of the hydrogel system have been performed for the first time on this system.