Single molecule tracking in confined geometries

Tek moleküllerin ikili blok kopolimerlerin kullanılması ile elde edilen çevrelenmiş geometrilerdeki yayınım dinamiklerini anlamak için oda sıcaklığında tam içten yansımalı ışıma mikroskoplaması tekniği kullanılarak tek molekül deneyleri yapıldı. Öncelikle, tek moleküllerde görülen ışımanın yanıp sönmesi ve tümüyle sönmesi (görüntü şiddetinin bir basamakta gürültü seviyesine inmesi) fenonmenleri gözlenen ışımaların çeşitli saçılmalardan ziyade gerçekten tek moleküllerden geldiğini bildirmek amacıyla gösterildi. Ayrıca, moleküllerin çevrelenmiş geometrilerdeki (kanal çapları ~12-30 nm) yayınımlarının izlenmesinin ve elde edilen ikili blok kopolimerlerden elde edilen örneklerde oluşan yüzey şekil özelliklerinin incelenmesinin kullanılan deney düzeneği ile mümkün olduğunu göstermek için moleküllerin konumlandırılmasında ~1.5 nm'lik hassasiyete ulaşıldığı gösterildi. Bu amaçlar doğrultusunda, terrylene ve rhodamine B molekülleri kullanıldı ve bu moleküller PS, PMMA polimerleri ve farklı molekül ağırlıklarında üç ayrı PB-PEO ikili blok kopolimerleri içlerine gömüldü. Sırasıyla rhodamine B ve terrylene molekülleri, tek moleküllerin (ışıyan tek boya molekülleri) karakteristik özelliklerini anlamak ve incelemek için PMMA ve PS polimerleri içerisinde kullanıldı. Bu moleküller bahsedilen polimerler içerisinde ayrıca deneysel düzeneğin tek moleküllerin konumlandırılmasındaki çözünürlüğünün hesaplanmasında da kullanıldı. Terrylene molekülleri ayrıca, PB-PEO ikili blok kopolimer örnekleri içerisinde moleküllerin çevrelenmiş geometrilerdeki difüzyonlarının incelenmesi için kullanıldı.Terrylene moleküllerini içeren PB-PEO ikili blok kopolimer çözeltilerinin spin kaplanmasıyla elde edilen ince filmler, yüzey üzerinde önceden belirlenmiş şekil özelliklerini daha düzgün bir şekilde elde edebilmek için tavlandı. Bu sayede, terrylene moleküllerinin 1- ve 2- boyutlu yayınım yapmalarını sağlayacak PEO kristali içerisinde silindirik PB kanalları ve hava-film ara yüzeyinde PEO katmanı üzerinde 2- boyutlu PB katmanı elde edildi. Bunun sağlanmasından sonra, bu kanallar içerisinde ve katman yüzeyinde yayınım yapan moleküllerin izledikleri yollar çıkarıldı ve analiz edildi. Moleküllerin izledikleri yol bilgilerinin kullanılmasıyla yapılan incelemelerde, iki farklı molekül ağırlığındaki asimetrik PB-PEO ikili blok kopolimerleri yüzeyinde oluşan iki farklı genişlikte elde edilen PB kanallarında 1-boyutlu yayınım gösteren ve simetrik PB-PEO ikili blok kopolimerinden elde edilen 2-boyutlu PB katmanında 2-boyutlu yayınım yapan terrylene molekülleri gözlendi.1-boyutlu yayınım katsayılarının dağılımının 2-boyutlu yayınım katsayılarının dağılımından beklendiği gibi daha dar olduğu bulundu. Terrylene moleküllerinin normal yayınımları dışında ortalama karesel yerdeğişimi ile adım aralığı arasında parabolik ilişki gözlemlenen kanallar içerisinde yayınım yapan ve belli bir yönde akışa maruz kalan moleküller de moleküllerin izledikleri yollar ve bunların analiz edilmesiyle gözlendi. Bu tip bir harekete kanal yapılanması sırasında oluşan bozuklukların sebep olabileceği açıklandı. Şöyleki, PB kanal genişliklerinin bölgesel farklılıkları kanal içerisinde bölgesel yoğunluk değişimiyle sonuçlanabilir ve bu tarz bir hareketin gözlenmesine sebep olabilir. Bunlara ek olarak tek molekül izlenmesi yönteminin kendi kendine yapılanan blok kopolimer yüzey özelliklerinin karakterizasyonundaki hassasiyeti, kanal içerisinde bulunan düzensizlik ve heterojenliklerin molekülün hareketindeki etkileri nin incelenmesiyle vurgulandı. Bunların dışında elde edilen veriler AKM ve TEM sonuçları ile karşılaştırıldı ve sonuçların çok güzel uyum içerisinde olduğu gözlendi.