Exciton harvesting systems of nanocrystals

Kolloidal kuantum noktacıkları olarak da bilinen yarı iletken nanokristaller, biyo-etiketlemenin de içerisinde olduğu yenilikçi ışık hasatı sistemleri için oldukça büyük bilimsel ilgi kazanmıştır. Organik boyalar ve floresan proteinler, biyo-hedef ve canlı hücre görüntüleme için sıklıkla kullanılsa da, sahip oldukları esas optik özellikleri, dar uyarım penceresi gibi, onların ileri uygulamalar için kullanımlarını, örn. spektral çoklama, sınırlamaktadır. Organik ışıyıcılarla karşılaştırıldığında kuantum noktacıklarının sahip olduğu yüksek fotolüminesans verimliliği, ayarlanabilir ışıma dalga boyları, dar ışıma tayfları, yüksek soğurma katsayıları ve geniş soğurma tayfları gibi üstün özellikleri yenilikçi ışık hasatı kompozitlerini keşfetmemizi sağlamaktadır. Bu sistemlerde ise bilimsel zorluk, bir türden diğerine, ayarlanabilir ve farklı şekillerde uygulanabilir özellikleriyle yüksek verimli enerji transferi elde etmektir.Bu tez, bu sorunları karşılamak için kavramsal bir ilerleme olarak, Förster tipi ışınımsal olmayan enerji transferi temelli eksitonik etkileşime dayanan, yeni sınıf farklı şekillerde uygulanabilir yarı iletken nanokristalli ışık hasatı sistemlerini önerip göstermektedir. Bu tezde biz, sentezlendiği hali ile fotolüminesans kuantum verimlilikleri %95'ten daha yüksek kolloidal kuantum noktacıklarını verimlilikleri tama yakın şekilde sentezledik. Kavramsal ispat olarak, kompozit yapı içerisinde eksitonların kuantum noktacıklardan flöresan proteinlere gönderildiği, yüksek verimlilikte eksiton hasatı elde ettiğimiz proteinlere bağlı noktacıkları sistemlerini çalışıp elde ettik. Bu çalışmalar yeşil flöresan protein için çok yüksek kat (15 kata kadar ayarlanabilir) ışık hasatını sağlamıştır. Organik boya moleküllerini kuantum noktacıkları ile elektrostatik olarak etkileştirerek, noktacıklardan moleküllere yüksek verimlilikle (%94'e kadar) eksiton transferini gerçekleştirdik. Bununla birlikte üst düzey büyük alanlı uygulamalara yol açan, daha önce hiç benzeri görülmemiş, büyük alanlı (50 cm × 50 cm'den büyük), tek başına ayakta durabilen, esnek nanokristal membranlarını gösterdik. Bu tezde ayrıca deneysel sonuçlarımızı desteklemesi için eksiton-eksiton çiftlemesi esasına dayanan modelleme yaptık. Bu tez biyoeiketleme ve optoelektronikte eksiton hasatı için yeni olasılıklar açmaktadır.Anahtar kelimeler: Yarı iletken nanokristaller, ışınımsal olmayan enerji transferi,eksitonlar, ışık hasatı.