Metamalzeme tabanlı plazmonik nanoantenler ile mükemmel soğurucu tasarımı ve analizi

Günümüzde nanoteknoloji alanında yapılan AR-GE çalışmaları ve araştırma merkezlerinin bu konuya ayırdığı ilgi alaka ve maddi destek artmaktadır. Kısa bir literatür taraması yapıldığında yüzeyi geliştirilmiş raman spektroskopisi (SERS), kızılötesi soğrulma spektroskopisi (SEİRA) gibi spektroskopi yöntemleri, nanoantenler ve mükemmel soğurucularla ilgili araştırılmaların yapıldığı ve araştırmalarında devam ettiği görülmektedir. Plazmonik nanoyapıların mühendisliği, son zamanlarda yüzey destekli algılama yoluyla biyoalgılama için güçlü bir zemin oluşturmuş ve moleküler çalışmalarda yeni uygulamaları teşvik etmiştir. Özellikle, tasarlanmış plazmonik nanoyapılara sahip SEIRA, uzak alan ölçümleriyle ince bir molekül katmanının farklı kızılötesi titreşim izlerini tespit etme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahiptir. Metamalzemeler, doğada bulunmayan yapay malzemelerdir. Nano boyuta sahip materyaller yapay şekilde elde edildiğinde metamalzeme olarak düşünülebilir. Bunlara örnek, nanoantenlerde kullanılan altın, gümüş, alüminyum gibi metaller verilebilir. Gümüş hem görünür hem yakın-kızılötesi, hem de diğer dalga boylarında akım malzemelerinin en düşük kayıplarını sergilediği bölgelerdir. Alüminyum, görünür dalga boylarında çok az bir avantaja sahiptir. Altın ise görünür ve yakın-kızılötesinde eşit derecede iyi performans gösterir. Alüminyumun hem gümüş hem de altın üzerinde, doğal ortamlarda kimyasal olarak kararlı olması, onu plazmonik biyosensörler için çok uygun hale getirme avantajı vardır. Bununla birlikte, ~470 nm'de bir bantlar arası geçiş, 600 nm'nin altındaki dalga boylarında altındaki kayıpları büyük ölçüde artırır. Alüminyum, ultraviyole rejiminde (<330 nm) en iyi plazmonik malzemedir. Her biyosensör tabanlı nanoantenin sahip olduğu seçicilik, tekrarlanabilirlik, kararlılık, duyarlılık ve doğrusallık gibi nitelikleri vardır. Bu tez çalışmasında bu özellikler dikkate alınarak, 3 farklı iletken (Altın, Gümüş ve Alüminyum) ve 3 farklı dielektrik (SiO2, MgF2 ve AlO2) malzeme kullanılarak, "Metamalzeme Tabanlı Plazmonik Nanoantenler ile Mükemmel Soğurucu Tasarımı ve Analizi" yapılmıştır. Tezin ilk giriş kısmında farklı kimyasal analiz örnekleri hakkında kısa bilgiler verilmiş ve yapılan çalışmaların amaçlarıyla birlikte analiz örnekleri belirtilmiştir. Kullanılan metallerin genel özellikleri verilmiş, yapılan mükemmel soğurucular birbiri ile kıyaslanmış ve en iyi soğrulmaya sahip 3 nanoanten ile DNT ve PMMA moleküllerinin algılana bilirlikleri ortaya konulmuştur. Yapılan denemeler sonucunda altın ve gümüş kullanılan nanoantende barın (yama) sağ ve sol uzunlukları artırıldığı zaman soğrulmanın arttığı, alüminyum kullanılan nanoantenlerde ise soğrulmanın azaldığı görülmüştür. Sonuç olarak en iyi soğrulma AlSiO2AL (Alüminyum Silika) yapısındaki MIM (Metal İnsulator Metal) nanoanten yapısında bulunmuş ve tasarlanan antenler kızılötesi spektroskopi için uygun görülmüştür. Yapılan tez çalışması gelecekteki çalışmalara yön verebileceği düşünülmektedir.