9
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Grafin tabanlı malzemelerde kalınlıksal çesitlendirmeler ve ağ örgü delikleri: Manyetizma ve yük yoğunlaşması
In this thesis, we investigated the effects of vacancy and heterojunction formationon electronic and magnetic properties of graphene nanoribbons (GNRs)by using first principles pseudopotential plane wave method within Density FunctionalTheory. Graphene based materials are expected to be very important infuture technology. Through understanding of all the factors which influence theirphysical properties is essential. We have shown that electronic and magneticproperties of graphene nanoribbons can be affected by defect-induced itinerantstates. The band gaps of armchair nanoribbons can be modified by hydrogensaturated holes. Defects due to periodically repeating vacancies or divacanciesinduce metallization, as well as magnetization in non-magnetic semiconductingnanoribbons due to the spin-polarization of localdefect states. Antiferromagneticground state of semiconducting zigzag ribbons can change to ferrimagnetic stateupon creation of vacancy defects, which reconstruct and interact with edge states.Even more remarkable is that all these effects of vacancy defects are found to dependon their geometry and position relative to edges. We also predicted thatperiodically repeated junctions of graphene ribbons of different widths form multiplequantum well structures having confined states. These quantum structuresare unique, since both constituents of heterostructures are of the same material.The width as well as the band gap, for specific superlattices are modulated indirect space. Orientation of constituent nanoribbons, their widths, lengths andthe symmetry of thejunction are some of the crucial structural parameters to engineerelectronic properties of these systems. Our further studies on nanoribbonsand nanoribbon superlattices showed the strong dependence of band gaps andmagnetic moments on applied uniaxial stress. This thesis presents an extensivestudy of size modulation and defect formation on graphene nanoribbons.
Karbon nanofiber/metal oksit- protein etkileşimlerinin araştırılması
Karbon nanofiberler büyük ölçüde biyouyumlu, zehirli etkisi olmayan, yüzey alanı ve depolama kapasitesi yüksek olan karbon yapılı malzemelerdir. Karbon nanofiberlere kaplama veya metal oksit yüklemesi gibi çeşitli modifikasyon yöntemlerinin uygulanmasıyla yüzey ve adsorpsiyon özellikleri değiştirilebilir. Bu çalışmanın amacı, karbon nanofiberlerin proteinler ile adsorpsiyonunun ve karbon nanofiber/metal oksit-protein etkileşimlerinin araştırılmasıdır. Çalışma kapsamında karbon nanofiber, demir oksit nanotozları, demir oksit nanotozları yüklenerek ve potasyum hidroksit ile modifiye edilerek elde edilen karbon nanofiber malzemeler üzerinde Bovin Serum Albümin proteininin adsorpsiyon denge ve kinetiği incelenmiştir. Sulu çözelti ortamında Bovin Serum Albümin proteinin tüm adsorbentlerle adsorpsiyonuna adsorbent miktarı, pH ve sıcaklığın etkileri araştırılmıştır. Demir oksit nanotozları, karbon nanofiber ve sentezlenen kompozitlerin protein adsorpsiyon kapasiteleri belirlenmiştir. En yüksek protein adsorpsiyon kapasitesi, pH 4.5 ve 42 °C koşullarında 1666.7 mg/g değeri ile potasyum hidroksit ile modifiye edilen karbon nanofiber ile elde edilmiştir.
İndirgenmiş grafen oksit katkılı ZnO, TiO2 ve Ag içeren nanokompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Grafen, sahip olduğu üstün mekanik, manyetik, elektriksel ve termal iletkenlik özelliklerinden dolayı son yıllarda birçok farklı uygulama alanında umut veren bir malzemedir. Bu özelliklerinden dolayı, çeşitli uygulamalar için grafen esaslı kompozit malzemelerin hazırlanması ve incelenmesi büyük ilgi görmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, indirgenmiş grafen oksit (rGO) katkılı ZnO, TiO2 ve Ag içeren nanokompozit malzemeler sentezlenmiştir. Grafen üretimindeki farklı yöntemler arasında bulunan kimyasal üretim yönteminin düşük maliyetli olması, üretim miktarının fazla olması, toksik gaz oluşmaması ve daha az kimyasal madde kullanılması özelliklerinden dolayı bu tez çalışmasında modifiye Hummer's yöntemi ile doğal grafitten grafen oksit (GO) sentezlenmiştir. Sentezlenen GO, basit ve çevre dostu bir yaklaşımla rGO'e indirgenmiştir. Bunun için toksik olmayan ve antioksidan özelikte olan L-askorbik asit (L-AA) indirgeyici madde olarak kullanılmıştır. Daha sonra rGO, ZnO, TiO2, Ag nanoparçacıklarından oluşan ikili, üçlü ve dörtlü nanokompozit malzemeler ultrasonikasyon destekli çözelti işlemiyle üretilmiştir. Sentezlenen GO, rGO, ZnO-rGO, TiO2-rGO, Ag-rGO, ZnO-TiO2-rGO ve ZnO-TiO2-Ag-rGO malzemelerin karakterizasyonu X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve termogravimetrik analiz (TGA) ile gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, nanokompozit malzemelerin hibrit yapısını doğrulamış ve yüksek kararlılığa sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca bu malzemelerin antibakteriyel özellikleri Bacillus subtilis ve Escherichia coli bakterilerinde kuyu difüzyon metodu ile incelenmiştir. Hazırlanan nanokompozit malzemeler içerisinde her iki bakteriye karşı en iyi aktiviteyi ZnO-rGO'nun gösterdiği tespit edilmiştir.
Amfifilik polistiren tabanlı multiblok kopolimer nanokompozit sentezi ve karakterizasyonu
Doymamış yağ asitlerinin otoksidasyonu, tek adımda serbest radikal ve kondensasyon polimerizasyonlarına yol açabilen iki fonksiyonellik içeren yağ asidi makroperoksit başlatıcılarını verir. Çalışmanın ilk aşamasında, çevre dostu otoksidasyon olan Pole4m ile elde edilen oleik asit makroperoksit başlatıcısı, hem stirenin serbest radikal polimerizasyonunda hem de dallanmış graft kopolimerlerini elde etmek için amin uçlu polietilen glikol amin (PEGNH2) ile kondensasyon polimerizasyonunda kullanıldı. Poli oleik asit-g-polistiren (PoleS) ve poli-oleik asit-g-polistiren-g-PEG ( PoSG ) graft kopolimerlerinin dar molekül kütleleri başarıyla elde edildi. Oleik asidin eklenmesi, oleik asidin plastikleştirici etkisinden dolayı polistiren segmentinin cam geçiş sıcaklığını düşürmüştür. Ek olarak, kopolimerin mekanik bir özelliği, saf PS ile karşılaştırıldığında geliştirilmiştir. Yapısal karakterizasyonu, kırık yüzey analizi, misel oluşumu, ısıl analiz ve elde edilen örneklerin molar kütleleri de değerlendirildi. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, elde edilen ürünlere nano gümüş çözeltisi emdirilerek elde edilen nanokomkozit amfifilik kopolimerlerin Uv-Vıs spektrumları analiz edilmiştir.
Aktif karbon / demir ve çinko oksit nanokompozit sentezi ve uygulaması
Bu tez çalışmasında atık kauçuktan kimyasal aktivasyon ile aktif karbon üretilmiştir. Daha sonra tek basamakta termal yöntem ile manyetik aktif karbon-çinko oksit (MAK/ZnO) nanokompozitleri elde edilmiştir. Elde edilen 5 farklı özellikteki nanokompozitlerin karakterizasyonu BET, SEM ve XRD ile yapılmıştır. Son olarak, MAK/ZnO nanokompozitlerinin malahit yeşili (MY) boyar maddesinin karanlık, görünür ve UV ışığı altındaki sulu çözeltiden uzaklaştırılması incelenmiştir. Ayrıca laboratuvar ortamında kinetik çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlara göre; MAK/ZnO 5 kompoziti, MY'nin 1 saatlik karanlık (% 79.17), görünür (% 91.85) ve UV (% 91.02) altında en yüksek giderime sahip olduğu bulunmuştur. Yapılan kinetik çalışmalarda beş nanokompozitinde birinci dereceden hız sabitine uyduğu bulunmuştur. Denge çalışmalarında ise MAK/ZnO nanokompozitlerinin adsorpsiyon kapasiteleri Langmuir ve Freundlich modellerine uygulanarak belirlenmiştir. Langmuir modeline uygulanarak hesaplanan en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 502.5 mg/g ile MAK/ZnO 3'de bulunmuştur. Sonuç olarak, MAK/ZnO nanokompozitleri görünür, UV ışığı ve karanlık ortamda dengeye geliş zamanları incelendiğinde hem fiziksel adsorpsiyonun hem de fotokatalitik olayın olduğu bir sinerjik etki oluşturduğu belirlenmiştir.
Elektrokimyasal yöntemle tio2 film üretimi
Titanyum dioksit (TiO2) sıra dışı fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı en çok çalışılan metal oksit malzemelerden biridir. Gaz algılama, su arıtımı, elektrokromik aygıtlar ve fotovoltaik piller gibi teknolojik ürünleri içeren geniş yelpazede bir uygulama alanına sahiptir. Bu malzeme sol-jel, fiziksel buhar biriktirme, kimyasal buhar biriktirme ve elektro-biriktirme gibi yöntemleri de içine alan farklı metotlarla sentezlenebilir. Bu yöntemler içinde, elektro-biriktirme yöntemi özellikle düşük maliyeti ve basit oluşundan dolayı cazip bir yöntemdir. Bu çalışmada bir dizi karbon katkılı TiO2 film örneği iki elektrotlu elektro-biriktirme sistemi kullanılarak sentezlenmiştir. Filmler farklı voltaj, biriktirme zamanı ve titanyum kaynağı konsantrasyonlarında elde edilmiştir. Elde edilen filmler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve X-ışını Kırınımı (XRD) analiz teknikleri ile karakterize edilmiştir. SEM fotoğraflarından filmlerin farklı morfolojilerde ve sürekli olduğu görülmüştür. XPS analizleri filmlerin çoğunlukla oksijen, titanyum ve karbondan oluştuğunu göstermiştir. Detaylı XPS taramaları, karbonun hem yer alan hem de ara yer olarak TiO2 örgüsüne ve matrisine başarılı bir şekilde katkılandığını ortaya koymuştur. XRD ölçümlerinden TiO2 filmlerin amorf yapıda olduğu anlaşılmıştır. Elde edilen sonuçlar, önerilen yöntemin karbon katkılı amorf TiO2 filmlerin elde edilmesi için etkin bir yöntem olduğunu göstermiştir.
Kanser hücreleri üzerinde siRNA yüklü nanopartiküllerin in vitro etkisi
RNA interferans (RNAi), susturma kompleksine sahip olan (RISC) RNA aracılığıyla ve küçük müdaheleci RNA'lar (siRNAs) tarafından spesifik mRNA'nın degredasyonuna neden olan hücresel seçici gen susturma mekanizmasıdır. Bu prosesin ardındaki moleküler düzenek, kanser başta olmak üzere çeşitli hastalıkların tedavisini tasarlamaya yöneliktir. Hedef genin susturulması, siRNA'nın hücrenin aktif bölgesine salınmasını gerektirmektedir. Bu amaca ulaşmada, toksik olmayan, seçilen hücreye hedeflenebilen ve siRNA'yı koruyan etkin taşıyıcıya gereksinim vardır. siRNA molekülleri hidrofilik doğası ve anyonik yapısı nedeniyle hücre membranından kolaylıkla difüze olamamaktadır. Bu sebeple salım cihazları, siRNA'yı hedef hücrenin sitoplazmasına kolaylıkla aktarabilme özelliğine sahip olmalı ve aynı zamanda siRNA'yı biyolojik sıvı içerisinde korumalıdır. siRNA salımı için iki farklı yaklaşım geliştirilmiştir: viral ve viral olmayan taşıyıcılar. Viral olmayan taşıyıcılar (aynı zamanda nanopartiküller olarak adlandırılmaktadır), in vitro ve in vivo ortamda nükleik asiti güvenli ve etkin bir şekilde salmak için formüle edilmektedir. Ek olarak, nanopartiküller, geniş ölçekli üretimi, düşük toksisiteyi, düşük immunojenisiteyi ve spesifik hücrelere hedeflemeyi sağlamak için tasarlanması nedeniyle pek çok avantaja ve potansiyele sahiptir. Bu çerçevede, yeni nesil nanopartiküller, hücre membranı ile etkileşimi iyileştirmek amacıyla tasarlanmıştır. Sunulan çalışmada basit, tek basamaklı ve kolaylıkla ölçeklendirilebilen bir prosedür kullanılarak polistiren ve polilinoleik asit temeline dayanan poli(stiren)-graft-poli(linoleikasit) (PS-PLina) ve poli(stiren)-graft-poli(linoleikasit)-graft-poli(etilenglikol) (PS-PLina-PEG) nanopartiküller hazırlanmıştır. Bu nedenle ilk olarak, PS-PLina ve PS-PLina-PEG graft kopolimerler sentezlenerek fizikokimyasal karakterizasyonları yapılmıştır. Sonrasında PS-PLina ve PS-PLina-PEG nanopartiküller üretilip poli(L-lizin) (PLL) ile modifiye edildikten sonra yüzeylerine siRNA bağlanarak nanopartiküller optimize ve karakterize edilmiştir. Elde edilen nanopartiküllerin liyofilize edilen formları sırasıyla +4 °C depolama sıcaklığında 1 ay süreyle stabilite testine tabi tutulmuştur. Morfolojik değerlendirmeler SEM ve FTIR kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Nükleik asit yükleme ve salım profilleri araştırılmıştır. siRNA ile konjuge edilen taşıyıcıların A549 kanser ve L929 fare fibroblast hücre hatları üzerindeki in vitro etkinlikleri ikili boyama metodu, sitotoksisite testi (MTT) ve akış sitometrisi yoluyla araştırılmıştır.
Gaz fazındaki çekirdek-kabuk yapısına sahip ninagm (n+m=147,309,561) nanoalaşımlarının dinamik özelliklerinin simülasyon yöntemleriyle incelenmesi
Nanoalaşımlar, nano ölçekteki malzemelerin temel elektrik, magnetik, optik, katalitik, termel ve mekanik özelliklerinin anlaşılması açısından pratik ve bilimsel öneme sahiptir. Optik ve katalizör uygulamalarında, çekirdek-kabuk özelliğine sahip nanoparçacıklar büyük ilgi görmektedir. Bu çalışmada, zayıf etkileşen ve çekirdek-kabuk yapısına sahip N=147,309,561 tane atomlu Ag-Ni nanoparçacıkları incelenmiştir. NinAgm (n+m=147,309,561) nanoalaşımlarının incelenmesinde atomlar arası etkileşmelerde Gupta potansiyel enerji fonksiyonu kullanılmıştır. Nanoalaşımların geometri optimizasyonu Basin Hopping algoritması kullanılarak Monte Carlo simülasyon yöntemiyle elde edilmiştir. Global minimum optimizasyonları yapılan nanoalaşımların erime dinamiği Moleküler Dinamik simülasyonu ile incelenmiştir. Erime geçişleri kalorik eğri ve lindemann indeksi ile analiz edilmiştir. Erime geçişi öncesinde Ag-Ni atom yığınlarının bazı kompozisyonlarında yapısal değişiklikler gözlenmiştir.Atom yığınlarının dış kabuklarında Mackay'dan anti-Mackay yapılara geçişler gözlenmiştir. Atom yığınlarının çekirdeğinde bulunan Ni atomları ikosahedral yapılarını korudukları halde, kabuğundaki erime dış kabuğun düzensizliği ve Ag atomlarının artan hareketliliği ile karakterize edilmiştir.
Gümüş nanopartiküllerle iyileştirilmiş antibakteriyel kemik çimentolarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Kemik çimentosu ortopedik implantların fiksasyonu için cerrahi tedavilerde sıklıkla kullanılmaktadır. Bu prosedürlerin geliştirdiği enfeksiyonlar ciddi bir sağlık sorunudur ve sağlık hizmeti sağlayıcıları için de ek bir masraftır. Bu problem halihazırda kullanılan antibiyotiklerin düşük etkinliğinden dolayı daha da derinleşmektedir. Bu nedenle ortopedide mikroorganizmalara karşı yeterli korumanın sağlanması amacıyla yeni yaklaşımlara ihtiyaç duyulmaktadır. Sunulan çalışmada kemik bölgesinde oluşabilecek enfeksiyon riskini önlemeye yönelik olacak şekilde gümüş nanopartikül katkılı Polistiren(PS)-soya yağı graft kopolimerleri, kemik çimentosu içerisine emdirilmiş ve böylelikle yüksek antimikrobiyal aktiviteye sahip malzemeler hazırlanmıştır. Bu amaçla öncelikle, soya yağı ve gümüş nitrat otooksidasyona uğratılarak gümüş nanopartikül (AgNPs) enkapsüle edilmiş soya yağı elde edilerek (Agsbox), polisitiren (PS) ile kopolimerizasyonundan graft polimer (PS-Agsbox) elde edilmiş ve bu kopolimerlerden farklı boy-boy dağılımına sahip nanopartiküller hazırlanmıştır. Hazırlanan nanopartiküllerin boyut ve yüzey yükleri Zeta Sizer kullanılarak tayin edilmiştir. Morfolojik özelliklerini incelemek amacıyla SEM ve AFM görüntüleri alınmıştır. Çalışmada polimetil metakrilat (PMMA) ve kalsiyum fosfat bazlı (β-TCP) kemik çimentosu kullanılmıştır. Hazırlanan nanopartiküller karakterize edildikten sonra farklı oranlarda kemik çimentosunun içine karıştırılmıştır. Hazırlanan kemik çimentolarının mekanik özellikleri, ortalama gözenek boyutu ve porozitesi test edilmiştir. PS-Agsbox kopolimer bazlı nanopartikül içeren kemik çimentolarından AgNPs'in salımına bakılmış ve in-vitro ortamda antibakteriyel aktivitesi Escherichia coli, E. coli (Gram-negatif) and Staphylococcus aureus, S. aureus (Gram-pozitif) türleri kullanılarak test edilmiştir. Kemik çimentolarının in vitro biyouyumluluklarının değerlendirilmesi amacıyla PS-Agsbox kopolimer bazlı nanopartikül içeren kemik çimentolarının indirekt sitotoksisite testi osteoblast hücreleri (MC-3T3) kullanılarak gerçekleştirilmiştir.