Self-assembled peptide template directed synthesis of one-dimensional inorganic nanostructures and their applications

Son yıllarda, bilim ve teknoloji alanında nano düzeyde mühendislik oldukça yoğunçalışılan bir alan olmuştur. Bu tez; işlevsel inorganik malzemelerin, doğadan ilham alınarak, yapay organik kalıplar yardımıyla sentezlenmesi üzerine yeni bir yöntem sunmaktadır. Organik kalıp ile inorganik nanomalzeme sentezlenmesi yönteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, uygun koşullarda nanofiber haline gelebilmesi için programlanmış amiloyid benzeri peptit sekansı tasarlanmıştır. Bu tasarım sırasında, oluşan nanofiberin dış kısmında kalan ve ortamdaki belli inorganik iyonlarla bağlanma eğilimi gösteren işlevsel gruplarla döşenmiştir. Bu işlevsel kimyasal gruplar, hedeflenen inorganik monomerlerin peptit nanofiberlerin üzerlerinde birikerek, tek-boyutlu organik içerikli- inorganik kabuklu nanomalzeme oluşması için görevlidir. Sentezlenen peptit nanofiberlerin ve inoganiknanomalzemelerin fiziksel ve kimyasal özellikleri, kalitatif ve kantitatif metotlarla karakterize edilmiştir.İlk olarak, Silisyum ile peptit nanofiber kalıpların etrafında yapılan mineralizasyon işleminden elde edilen silika nanotüpler, patlayıcı sensörü geliştirilesinde kullanılmıştır. Silika nanotüpler patlayıcıların varlığını algılaması için, floresan boya ile kaplanmıştır. Nanotüplerin yüzeylerinin bir hayli gözenekli olmaları, nanoparçacıklara ve film yüzeye göre floresan boyayı daha fazla tutmasını ve dolayısıyla trinitrotoluen ve dinitrotoluen gibi patlayıcıların olduğu ortamlarda daha hızlı floresan sönümlemesi göstermesini sağlamıştır. Bu şekilde peptit nanofiber kalıp kullanılarak sentezlenen tek boyutlu silika nanotüpler, yüksek yüzey alanları sayesinde katalizör ve sensör gibi malzemelerin hazırlanmasında kullanılabilirler. İkinci kısımda, titanyum mineralizasyonu ile titanyum dioksit nanotüpler elde edilmiştir. Tek-boyutlu yapı, elektron transferini daha verimli gerçekleşrirebilmesi ve elektron-boşluk yeniden birleşmesinin daha az meydana gelmesi gibi üstün özellikler göstermektedir. Bu özellikler ile elde edilmiş titanyum dioksit tek-boyutlu nanoyapıların gelen ışığa gösterdiği tepki artar ve bunlar boyayla uyarılan güneş pili yapımında kullanılmaya uygun hale gelir. Peptit nanofiberlerin kalıp olarak kullanılmasıyla elde edilen titanyum dioksit nanotüpler ile yapılan güneş pillerininherhangi bir kalıp kullanılmadan sentezlenen titanyum dioksit parçacıklar ile yapılanlara göre iki katından daha fazla verimle çalıştığı gösterilmiştir. Son olarak, altın mineralizasyonu çalışmasında, çok basamaklı, tek noktadan büyütme metodu geliştirilmiştir. Bu yöntemle farklı uzunluklarda ve şekillerde birçok altın-peptit hibrit nanoyapıları elde edilmiştir. Özellikle, büyüklükleri birbirine benzer altın nanoparçacıkların peptit nanofiberler etrafında tutunması ile oluşan tek-boyutlunanoyapılar, kontrollu bir şekilde elde edilmiştir. Tek-boyutlu altın-peptit hibrit nanoyapılarındaki altın nanoparçacıkların arasındaki boşluklardan dolayı, nanoyapıların oldukça iletken olduğu gözlemlenmiştir. Bu yapıların kuru filmlerinde ise, tünellemenin baskın olduğu direnç değişimi gösteren ile bir iletkenlik gözlemlenmiştir. Bu tezde elde edilen sonuçlarla yeni bir temelden yukarı yaklaşımı gösterilmiştir. İstenilen özelliklerde ve işlevsel gruplarla tasarlanmış peptitler sentezlenmiş ve bunlardan inorganik mineralizasyonlarda kalıp olarak kullanılabilen nanofiberler oluşması sağlanmıştır. Bu yaklaşımla, yüksek miktarda nanaomalzeme sentezi yapılması mümkün olabileceği gibi, oluşan tek-boyutlu nanoyapıların oldukça gelişmiş özellikleri ile birçok uygulama alnında kullanmak mümkün olabilir. Bu sentez yöntemi, birçok metal ve metal oksit temelli uygulamada yer bulabilir.Anahtar Kelimeler: Biyomimetik mineralizasyon, Nanomalzemeler, Peptit, Kendiliğinden Düzenlenme, Tek-Boyutlu Nanoyapılar, Kalıp Kullanarak Sentez.