Fononik kristallerin yüzey akustik dalgaları ile nanoparçacık ayrıştırmada kullanımı

Bu tez çalışmasında bir piezoelektrik malzeme yüzeyine kare veya üçgen örgü düzeninde açılan halka şekilli oyuklardan oluşan iki boyutlu piezoelektrik fononik kristaller ile 100 nm mertebesinde boyutlara sahip küresel parçacıkların boyutlarına göre ayrıştırılıp sınıflandırılması sayısal olarak incelenmiştir. Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) kullanılarak yapılan hesaplamalar ile 10 m civarında periyoda sahip fononik kristalin 100 MHz civarında %5 genişliğe sahip band aralığı sergilediği belirlenmiştir. Genişlikleri 5m ile 15m arasında doğrusal değişen 11 çift parmağa sahip iç içe geçmiş taraklı transdüser (IDT) kullanılarak 100 MHz etrafında yaklaşık 10 MHz band genişliğinde Rayleigh yüzey akustik dalgası (YAD) üretilebileceği FEM simülasyonları ile gösterilmiştir. IDT ile fononik kristal arasında dalga boyunun (yaklaşık 40 m) tam katı olacak biçimde boşluk bırakılarak yapılan hesaplamalarda IDT-fononik kristal arasında durağan YAD oluşumu ortaya konulmuştur. Piezoelektrik yüzeyine 35 m genişliğe ve yüksekliğe sahip mikro kanal içeren polidimetilsiloksan (PDMS) kalıp konulduğunda, mikro kanaldaki akışkan içerisinde enine kesitte akustik alan kanal merkezinde maksimum basınç sergilerken, merkez etrafında simetrik düğüm noktaları oluşmaktadır. Mikro kanala gönderilen farklı büyüklüklerde küresel nanoparçacıklara etkiyen akustik ışıma ve sürüklenme kuvvetleri bir arada hesaplanarak parçacıkların yörüngeleri zamana bağlı elde edilmiştir. Kanal uzunluğu boyunca düğüm noktalarına doğru itilen ve merkez bölgede kalan parçacıkların yarıçap dağılımı analiz edilerek mikro akışkan sistemin ayırım gücü ve ayırım için kesme yarıçapı hesaplanmıştır. Tez çalışması sonuçları, eksozomlar gibi hücrelerden salınan nanokeseciklerin ve nanoölçekli diğer biyomateryalin tespit ve analiz edilmesinde kullanılabilir.