İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı

Floresans spektroskopisi ile tayin yapılması, mikromolar seviyenin altındaki konsantrasyonların algılanabilmesi ve analiz kolaylığı nedeniyle kemosensör uygulamaları için etkili bir yöntem sağlamaktadır. Substrat bağlanması sonucunda ışımaları değişen moleküller olan floresans kemosensörler, kimya, biyoloji, farmakoloji ve çevre bilimi gibi birçok farklı alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Floresans özelliğine dayanan bu analiz yöntemi moleküler etkileşimlerin gerçek zamanlı izlenmesi için son derece hassas, ucuz ve basit bir optik yöntem sunar. İdeal bir floresans kemosensörün iki temel özelliğe sahip olması gerekir; ilki, reseptör hedef molekülle en güçlü ilgiye sahip olmalıdır (bağlanma seçiciliği), ikincisi ise, floresans sinyali pH, sıcaklık ve polarite gibi ortam şartlarından etkilenmemelidir (sinyal seçiciliği). Bununla birlikte, seçicilik özelliğinin gerçekleşmesi için hedef metal iyonuna uygun şablon üretilmesi gereklidir. Bu nedenle, floresans kılavuz moleküllerin sensör tasarımlarına dahil edilmesi dikkate değer biçimde araştırılmaktadır. Floresans bir indikatör üretiminden sonraki adım katı bir destek malzeme içine sabitlenmesi ve böylece floresans kemosensörün üretilmesidir. Sabitleme adımı kılavuz molekülün polimer matriks içine kimyasal veya fiziksel olarak bağlanması yoluyla gerçekleşir. İşlevsel bir sensör yaratmak için polimer tuzaklamasından sonra optik fiber cihaz üzerine depolama gerçekleştirilmelidir. Sol-jeller kimyasal sensörler için en yaygın kullanılan destek malzemesidir. Çünkü sol-jeller kolayca küçük parçacık halinde işlenebilir ve optik fiberler üzerine ince film halinde depolanabilmektedir. Toksik ağır metal iyonların tayini için seçici kemosensör geliştirilmesi, bu metallerin endüstriyel uygulamalardaki önemi ve çevreye verdikleri zarar nedeniyle ilgi görmektedir. Metal iyonların tayini için geleneksel olarak atomik absorbsiyon spektrometrisi (AAS), indüktif eşleşmiş plazma atomik emisyon spektrometrisi (ICP-AES), iyon seçici potansiyometre ve X-ışını floresans yöntemi kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemler karmaşık numune hazırlama adımları, yüksek cihaz maliyeti ve analizi yapılacak her numune için uygun yöntem belirlenmesi gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Bu nedenle, yüksek hassasiyete, iyi bir seçiciliğe, kısa cevap süresine ve gerçek zamanlı izleme özelliklerine sahip, basit floresans tekniğiyle düşük konsantrasyonlarda metal iyonlarının belirlenmesi oldukça önemlidir. Bu tez çalışmasının birinci kısmında; tiyol sübstitüye edilmiş ftalosiyanin molekülünün (ZnPc), farklı etanol-su karışımları içinde absorbsiyon ve floresans spektrumları analiz edildi ve ZnPc için uygun çözelti karışımı belirlendi. Belirlenen optimum çözelti karışımı içinde, metal iyonu varlığında ve yokluğunda farklı pH larda ZnPc'nin absorbsiyon ve floresans spektrumları elde edildi ve analiz için optimum pH değeri belirlendi. Floresans kılavuz olan ZnPc'nin etanol çözeltisi içinde farklı metal iyonları konsantrasyonuna göre floresans spektrumları alındığında, metal iyonu konsantrasyonuna bağlı olarak emisyon şiddetinde azalma olduğu görüldü. Benzer trendlerde sönümlendirme etkisi gösteren ağır metal iyonlarının (Hg2+, Ag+, Pd2+) seçici tayini için, su:etanol karışımı içinde farklı pH'larda metal iyonları titrasyonları yapıldı ve metal tayinini seçici olarak gerçekleştirmek için optimum çözelti koşulları belirlendi. Ayrıca çözelti ortamında ZnPc'nin yeniden kullanılabilmesi için oluşan kompleks yapısını bozucu madde kullanılarak floresans artışı elde edildi. Çalışmanın ikinci kısmında; ZnPc varlığında sol-jel oluşumunu sağlayacak optimum koşullar ve jelleşme süreleri; metal iyonu, farklı katalizör ve sürfaktan etkilerine bağlı olarak belirlendi. ZnPc içeren pre-jel çözeltisinin zamana bağlı floresans ölçümü alınarak jelleşme zamanının ZnPc'nin emisyon şiddetinin artışına bağlı olarak belirlenebileceği görüldü. Sol-jel elde edilmesinde kullanılacak reçetenin belirlenmesinden sonra hazırlanan pre-jel çözeltisi kullanılarak cam plaka üzerine spin kaplama yapıldı ve filmlerin tamamen kondenzasyona uğraması için vakum altında 40 0C de kurutuldu. Film kaplı cam levha kuartz küvet içine diyagonal olarak yerleştirilip farklı metal iyonları ilavesi ile film içinde yer alan ZnPc'nin floresans sinyaline dayalı olarak hedef metal iyonlarına karşı seçici ve hassas algılama özelliği incelendi.