Synthesis and characterization of sensor microparticles templated from cholesteric liquid crystals

Doğadaki yapısal renklenme, özellikle bukalemun derilerinde bulunanların kristal düzeni ve duyarlı özellikleri sensör uygulamaları için yapay fotonik malzemeler üretmemize ilham verdi. Bu çalışmanın ilk bölümünde, görünür ışığın Bragg yansımasına izin veren periyodik yapılara sahip polimerik mikro parçacıkların şablon sentezi için kolesterik sıvı kristalleri kullandık ve sensör olarak kullanılacak bu mikro parçacıkların optik görünümü ve iç yapısını anlamak için karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirdik. İkinci bölümde ise polimerik mikro parçacıkların uçucu organik bileşiklere (UOB) karşı tepkilerini test ettik ve optik yanıtı kolorimetrik görüntüleme ile nicelleştirdik. Şaşırtıcı bir şekilde parçacıkların 100 ppm mertebesinde tolüen gazına karşı duyarlı olduklarını gösterdik. Daha sonra tepki karakteristiğini araştırdık ve parçacıkların UOB maruziyeti ile tepkisinde sıvı kristal elastikiyetinin kritik rolü olduğunu belirledik. Böyle yüksek bir hassasiyetin, kolesterik sıvı kristal şablonlu parçacık sentezi sırasında izlediğimiz, elastik enerjinin anizotropik polimer ağında depolanmasıyla sonuçlanan kritik adımlar sonucu elde edildiğini bulduk. Son olarak bu çalışmada, sensör testlerine ek olarak uçucu organik bileşiklerin kolay ve güvenilir çevrimiçi takibi için giyilebilir optik cihazlara kolay uyum sağlayan parçacık destekli sensör çipleri tasarlama çalışmalarımızı sunduk. Sonuçlar, kolesterik sıvı kristal şablonlu parçacıklardan geliştirilen UOB sensörlerinin, önemli bir hassasiyet kaybı olmadan birden çok kez kullanılabileceğini ve hızlı, hassas ve pilsiz algılama sunduğunu kanıtlamıştır.