135
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Preparation of ZIF-8/TiO2 nano-composite thin films for solar energy applications
Excessive use of fossil fuels due to the constantly growing energy demand of mankind causes global warming which will be irreversible soon if fossil fuels are not replaced with renewable and green energy sources. Photocatalysis is expected to be a solution to global warming by which hydrogen can be produced by water splitting or renewable fuels such as methanol, ethanol or formic acid can be produced by photoreduction of carbon dioxide. Design and production of photocatalytic materials play a central role in the efficiency and feasibility of a photocatalytic process. The aim of this study is to design and prepare active photocatalytic thin films based on titanium dioxide (TiO2) and zeolitic imidazolate framework-8 (ZIF-8) and determine their activities in photocatalytic applications. The desired properties of TiO2 as a highly efficient photocatalyst and microporous structure of ZIF-8 which makes it a promising material in the use of gas involving processes such as hydrogen storage and gas separation are the main reasons for choosing them as the constitents of a composite photocatalytic material. These properties would provide the desired properties that will make the photocatalyst have high activities in water splitting and carbon dioxide reduction reactions. In this study, nanocomposite thin films were prepared in two different forms, transparent and particulate thin films, by a simple dip coating method. In the first part, the optimum heat treatment temperature and the optimum number of layers were initially determined for the preparation of TiO2 layer. ZIF-8 was next grown on TiO2 layer and optimum crystal formation time and zinc/methylimidazole ratios were determined for ZIF-8 growth. In order to increase the photocatalytic performance of ZIF-8/TiO2 composite thin films, copper, cerium, zinc and iron doped TiO2 films were also synthesized and their performances were evaluated. Photocatalytic performances of these films were determined by methylene blue degradation which is an easier, fast and cheaper photocatalytic activity determination method compared to water splitting and carbon dioxide reduction. Photocatalytic performance determination experiments showed that the highest photocatalytic activities of ZIF-8/TiO2 films were obtained with the films prepared by using 1 % cerium, zinc, iron or copper doped TiO2 films. In the second part, particulate thin films were prepared by using previously synthesized ZIF-8, a commercial TiO2 powder Degussa P25 and titanium precursor (titanium tetraisopropoxide). In this part, the optimum number of layers and heat treatment temperature were determined. The relation between the photocatalytic activity and structural properties was revealed by characterization techniques such as X-ray Photoelectron Spectroscopy, X-ray Diffraction, UV-Vis Spectroscopy and Scanning Electron Microscopy throughout these studies. The highest activity (78 %) was obtained with the particulate thin film heat treated at 500˚C having 5 layers of ZIF-8/P25/TiO2 composite structure. The characterization studies indicated that ZIF-8 was oxidized and N doped TiO2 or ZnO structure was formed. The band gap of this film was also found to be very low (2.14 eV) compared to those of other films which indicated that this film absorbs light more efficiently than the other films. Silver doped ZIF-8 was also synthesized to prepare an Ag-ZIF-8/P25/TiO2 composite thin film and the efficiency of this film was determined to be 72 % which was lower than ZIF-8/P25/TiO2.
Petrol/doğalgaz ve jeotermal kuyuları için ısı yalıtım özellikleri yüksek çimentoların geliştirilmesi
Dünyada her yıl, petrol-doğalgaz ve jeotermal sondajları yapılarak milyonlarca metre küp enerji kaynağı elde edilmektedir. Çıkartılan bu kaynaklar, bir dizi işlemden geçirilip enerjinin farklı formlarına dönüştürülmektedir. Petrol-doğalgaz ve jeotermal kaynaklarının sondajları, üretimleri ve işlenmeleri ekonomik bakımdan yüksek olmasından dolayı sektörde faaliyet gösteren şirketlerle beraber enerji tüketen her sektör için maliyetin düşürülme hedefi son derece önem arz etmektedir. Petrol yatakları akışkan özelliğine göre Newton ve nano-Newton olarak adlandırılır. Üretimleri ve sebep oldukları maliyetleri birbirinden farklıdır. Özellikle nano-Newton (ağır) petrollerin içerisinde, petrol rezervinin kimyasal özelliğine göre farklı oranlarda "parafin, asfalt ve katran" bulunur ve yüzeye doğru hareketleri sırasında ısı kayıplarından kaynaklı fiziksel değişimleri meydana gelir ve katılaştıkları durumda tıkanmalar görülür. Buna önlem olarak kuyu çimentolamada kullanılan çimentoların ısıl yalıtım özelliklerinin arttırılarak bu sorunların önüne geçilmesi hedeflenmektedir. Bu tez kapsamında mevcut petrol-doğalgaz ve jeotermal sahalarında en yaygın olarak kullanılan G sınıfı çimento içerisine hacimce %5'ten %30'a kadar artan oranlarda perlit gibi ülkemizin kaynak bakımından büyük rezervlere sahip olduğu malzemelerin eklenmesiyle yeterli dayanım ve yüksek ısı yalıtımı özelliğine sahip çimentoların üretilmesi hedeflenmiştir. Elde edilen ürünlerin mekanik ve ısıl özellikleri mevcut G tipi çimento ile karşılaştırılmıştır. Üretilen yeni tip çimentoların özelliklerinin API standartlarına uygun olması ve kuyu formasyonlarına uygulanabilirliğinin sağlanması amacıyla farklı oranlarda katkı maddeleri de ilave edilmiştir. Yapılan çalışmalarda ayrıca üretilen numunelerin içeriği, oranı, termofiziksel ve mekanik özelliklerinin arasındaki ilişkiler incelenmiş olup ilişkiler denklem ve grafiklerle verilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda hacimce % 30 perlit katkılı çimentonun ısıl iletkenlik katsayısının mevcut G tipi çimentoya göre % 62.37 daha az olduğu tespit edilmiştir. Üretilen yeni çimento tiplerinin üretim aşamasındaki kuyularda kullanılmasıyla, mümkün mertebe destek amaçlı kullanılan ilave ekipman-operasyon giderleri ile harcanan zamanın azaltılması, iş kayıplarının engellenmesi ve üretimin aksamasının önüne geçilerek maliyetlerinin azaltılması hedeflenmektedir.
Seramik ve metal buluntuların arkeometrik karakterizasyonu
Arkeolojik buluntuların karakterizasyonu, geçmiş dönemde yaşamış toplumların teknolojik bilgi birikimlerinin aydınlatılmasında oldukça önemlidir. Bu çalışmada, Makedonya?da bulunan 14 ve 15. yüzyıl erken Osmanlı ve Geç Bizans Dönemlerine ait sırlı ve sırsız seramik örneklerin ve metal eserlerin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, seramik ürün guruplarının üretim süreçlerine yönelik parametreler (bünye ve astar tabakalarında kullanılan hammaddeler, pişirim sıcaklıkları ve atmosferi, mikroyapısal özellikleri v.b.) tespit edilmeye çalışılmıştır. Örneklerin mikroyapısal ve mikrokimyasal çalışmaları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve buna bağlı enerji saçınımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), kimyasal analizleri dalga boyu saçınımlı X-ışını floresans (WDXRF), mineralojik ve yüzey analizleri X-ışını difraktometresi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve mikro-Raman ile yapılmıştır. Çalışma sonucunda tüm analiz sonuçları değerlendirilerek, söz konusu dönemlerin seramik ve metalik malzeme üretim teknolojileri anlaşılmaya çalışılmıştır. Seramik bünyelerin pişirim sıcaklıklarının 600-950?C arasında değişilebildiği belirlenmiştir. Mikro-Raman analizleri ile tüm numunelerin sır pişirim sıcaklıklarının 800?C?nin altında olduğu tespit edilmiştir. Metalik eserlerin ise bakır, kalay ve kurşun ağırlıklı üretim teknolojileri ile üretildikleri, bezemelerde ise gümüş işlemeler kullanıldığı görülmüştür.
Transparan SiAlON seramiklerin sinterleme ve başlangıç kompozisyonunun etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmada süreç parametrelerinin SiAlON seramiklerin optik özellikleri üzerine etkilerinin araştırılması ve bu parametrelerin kontrolü sağlanarak SiAlON seramiklerin optik özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Transparan ?-SiAlON seramiklerin optik özelliklerine sinterleme katkısı türünün ve miktarının etkilerini incelemek amacıyla üç farklı katyon (Dy+3, Y+3, La+3) seçilmiş ve her katyon için dört farklı kompozisyonda ((m=2n=2), (m=n=1,2), (m=n=2), (m=n=1)) çalışılmıştır. Yüksek enerjili mekanik öğütme yöntemi ve geleneksel yöntemle hazırlanan tozlar SPS ve GPS yöntemleri kullanılarak sinterlenmiştir. Üretilen numuneler taramalı elektron mikroskobu (SEM), x-ışınları analizi ve FTIR ile karakterize edilmiştir. Nano boyutlu başlangıç tozu ve katkı maddesi olarak Dy+3 kullanımının -SiAlON seramiklerin optik özelliklerini iyileştirdiği tespit edilmiştir. Sinterleme sıcaklığı ve basıncın diğer sinterleme parametrelerine kıyasla yoğunluk, mikroyapı dolayısıyla optik ve mekanik özellikler üzerinde daha etkili olduğu gözlemlenmiştir. Sonuçlar yoğunluk, faz kompozisyonu, mikroyapı ve optik özellikler göz önünde bulundurularak değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler: SiAlON, AlN-politip, SPS, GPS, Optik özellikler, Mikroyapı.
Tasarlanmış şekle sahip çinko oksit (ZnO) partiküllerinin üretimi ve in-vitro toksisitesinin değerlendirilmesi
Nano partiküllerin, kozmetik sektöründe özellikle deri ile teması bulunan güneş kremi gibi ürünlerde kullanımı gittikçe artmaktadır. Nanopartiküllerin kullanımı getirdiği üstün özelliklerle beraber toksikoloji gibi dezavantajları da beraberinde getirmektedir. Çinko oksit partikülleri de sahip olduğu fiziksel UV koruma özelliğinden dolayı tercih edilmektedir. Bu çalışmada nano birincil tanelere sahip mikron boyutlu plaka şekilli çinko oksit tozlarının üretim yöntemi, sentez koşulları ve getirdiği nihai özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Yaklaşık 2-10µm boyutlara sahip nano kalınlığa sahip transparan Çinko Gliserolat kompleksi elde edilmiştir. Sentezlenen tozların tane boyut dağılımı ve sinterlenme davranışı incelenmiştir. Aynı zamanda üretim miktarını arttırma çalışması yapılmıştır. Plaka şekilli ZnO ile nano boyutlu ZnO tozları karşılaştırılmalı olarak TIG-114 (fibroblast) hücrelerinde in-vitro sitotoksisite (MTT) ve genotoksisite (KOMET) testleri uygulanmış ve plaka şekilli tozlarının nano boyutlu ZnO tozlarına göre daha az toksik olduğu görülmüştür. Plaka şekilli ZnO partikülleri mikroemülsiyon formülasyonuna dönüştürülmüş ve UV-görünür spektrumları incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Çinko Oksit, güneş kremi, plaka, toksisite
Katkılı boya özelliğinin radar absorpsiyonuna etkisi
Radar Emici Malzeme (RAM), elektromanyetik dalganın radar tarafından gönderilmesi ile bir kısmını soğurarak yansımayı azaltmak için tasarlanmış bir malzeme türüdür. RAM stratejik bir öneme sahiptir. Radar emici malzemelerin ülkemiz adına bu derece kritik öneme sahip olmasından dolayı bu malzemeyi araştırmak ve geliştirebilmek için bu çalışmaya başlandı. Bu çalışmada, radar sinyallerini radar absorpsiyon malzemeler ,(RAM) için boyalara manyetik ağırlıklı tozlar [Fe, Ni, Co, Mn, (Ba + Fe), (Mn + Ba + Ni + Fe),(Ba, Cu, Co, Fe)] ve laboratuvarda üretilmiş manyetik nanometal oksitler katkılandı. Manyetik nanometal oksitleri üretmek için iki farklı yöntem kullanıldı. Bunlar hidrotermal ve birlikte çöktürme yöntemidir. Elde edilen manyetik nanometal ve kullanılan tozların yapısı, morfolojisi anlamak için XRD, SEM ölçümleri birlikte manyetik nanoparcaçıkların karakterizasyonu için de VSM ile ölçümler yapıldı. Katkılanacak numuneleri hazırlamak için daldırma ve püskürtme yöntemleri uygulandı. Numunelerimizi kompozitlere (glassfiber) ve savunma sanayide yaygın olarak kullanılan alüminyum (Al 6000) alaşımların üzerine katkılıma yapılarak radar absorpsiyonları incelendi. Katkılanan malzemeler öncelikle boyanın molekül ağırlığınca denenmiş olup en uygun katkılama oranları deneyimizde %5, %10, %15 olarak belirlendi, böylelikle RAM için en uygun soğurma özelliklerine sahip katkılamaların ölçümleri yapıldı. Bu çalışmada altlık olarak kullanılan kompozit (Glassfiber) malzemeler vakum altında hazırlanmış olup absorpsiyon değerleri için istenilen ölçülerde kesildi. Numuneler' in ilk kat astar boya olarak atılmış 24 saat kurumaya bırakıldıktan sonra boya, katkılanan tozlar ve nano parçacıklar ilave edilmiş 24 saat tekrardan oda sıcaklığında kurumaya bırakıldı. Elde edilen numunelerin (Network Analyzer) 3.3.-12.4 GHz aralığında absorpsiyon değerleri dalga kılavuzu yöntemiyle incelendi. Katkılanmış tozlar ve nanoparcaçıkların en yüksek radar absorpsiyon değerleri ortalama %10 katkılı malzemelerde daha iyi sonuçlar verdiği ölçümlerde görülmektedir.
Karbon fiber takviyeli polimer kompozit yüzeylerine uygun SOL-GEL yöntemiyle antifouling ve antibakteriyel özellikli kaplamaların geliştirilmesi
Deniz teknolojileri için önemli bir sorun olan biyofilm oluşumunu engelleyici çözüm önerilerine yönelik araştırmalar yoğun olarak devam etmektedir. Nanomalzemelerin kullanıldığı yüzey kimyası çalışmaları umut verici sonuçlara sahiptir. Bu çalışmada, deniz teknolojileri araçlarının üretiminde sıklıkla kullanılan karbon fiber takviyeli polimer matrisli kompozit yüzeylerinde kullanılabilir, ekosistem bütünlüğüne zarar vermeyen ve yeşil kimya çerçevesinde çözüm önerisi olabilecek, kolay uygulanabilir kararlı silan bazlı bir kaplama bileşiminin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Vakum destekli reçine transfer kalıplama tekniği ile karbon fiber takviyeli polimer kompozit üretilmiş ve yüzeyleri, antifouiling özellik kazandırılması amacıyla, Sn2+ iyonları katkılanmış TiO2 nanopartiküllerini içeren silan temelli karışımlar ile kaplanmıştır. Sentezlenen partikülller ve geliştirilen kaplamalar X-ışını Kırınımı, Geçirimli Elektron Mikroskobu, Frouir Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi, Temas Açısı ölçümü gibi çeşitli teknikler aracılığıyla karakterize edilmiştir. Dokuz farklı kaplama bileşimi kullanılarak geliştirilen ve polimer kompozit yüzeylerine uygulanan kaplamaların antibakteriyel ve antifouling özelliklerinin test edildiği çalışmada, iki farklı kütle oranına sahip, molce %3 Sn-TiO2 nanopartiküllerini içeren kaplamanın kaplanmamış polimer kompozit yüzeylerine kıyasla yaklaşık %50 biyofilm inhibisyon sergilediği bulunmuştur.
Organomagnezyum tek bileşenli öncü bileşiklerden MgO nano-parçacıklarının sentezlenmesi ve termogravimetrik özelliklerinin incelenmesi
Yüksek Lisans Tezini oluşturan bu çalışmada, yüksek yüzey alanlı MgO nanoparçacıkların üretilmesinde ilk olarak grubumuzda sentezi gerçekleştirilen ve yapıları aydınlatılmış olan kübik yapıdaki tek kaynaklı organometalik magnezyum öncü bileşikler, [RMgOR']4 (R=Me, R'=iPr, tBuCyHex) sentezlenip karakterize edilmişlerdir. Organik çözücülerde çözünen bu bileşikler başka herhangi bir katkı maddesine ihtiyaç duyulmadan direkt olarak film olarak çalışabildiği gibi ısısal muamelelerle nanoparçacıklara kolayca dönüştürülebilmektedirler. Zayıf metal-oksijen ve metal-karbon bağlarından oluşan bu tek kaynaklı öncü metal alkoksitler düşük sıcaklıklarda karşılık gelen metal oksitlere dönüştüklerinden önemli enerji tasarrufu sağlamaktadırlar. Bununla birlikte yapılarındaki organik ligantların çeşitlendirilmesiyle parçacık büyüklüğü ve gözenek yapısı kolaylıkla kontrol edilerek arzulanan özelliklere sahip MgO malzemeleri sentezlenebilecektir. Elde edilen [RMgOR']4 (R=Me, R'=iPr, tBu, CyHex) öncü bileşiklerin MgO dönüşümüne ait termogravimetrik özellikleri detaylarıyla tespit edilmiş ve non-izotermalkinetik verileri analiz edebilmek için KAS, FWO ve Starink'in izokonversiyon yöntemleri gibi modelsiz farklı teknikler kullanılmış ve buradan elde edilen sonuçlar detaylarıyla tartışılmıştır.
Tetrafonksiyonel epoksi reçinenin aminkürleştirici varlığındaki kürleşme reaksiyonlarınınkinetik açıdan incelenmesi
Özgül mekanik mukavemet özelliklerinin yüksek olmasının yanı sıra çok çeşitli yüzeylere yapışabilmesini sağlayan yüksek kimyasal reaktiviteleri, kimyasal dirençleri ve termal dayanımları sayesinde epoksi reçineler havacılık, uzay, denizcilik ve otomotiv gibi sektörler için çok önemli bir konumda bulunmaktadır. Ayrıca elektriksel dirençleri sayesinde izolatör olarak elektrik endüstrisinde kullanımı yaygındır. Epoksi reçinelerin mekanik ve termal dayanımları üzerine yapılan araştırmalar sürekli olarak devam etmekle birlikte, kürlenmiş durumdaki reçinenin mekanik ve termal dayanımlarını etkileyen en önemli unsurlardan biri de kürleştirici ajan ve kürleme prosesidir. Bu çalışmada, daha önceden üretilmiş olan iki farklı epoksi reçine prosedürlerine uygun olarak çoğaltılmış, yapısal ve termal olarak karakterize edilmiştir. Difonksiyonel (diglisidil eter bisfenol-A) ve tetrafonksiyonel (tetraglisidil diamino difenil metan) esaslı reçinelerin her ikisi için de kürleştirici ajan olarak diamino difenil metan kullanılmıştır. Epoksi-amin grupları arasında meydana gelen ve çapraz bağlanarak kürlenmeyi sağlayan reaksiyonlar oto katalitiktir. İlk olarak sabit ısıtma hızları kullanılarak dinamik deneyler yapılmış ve buradan elde edilen verilere bağlı olarak izotermal deneyler gerçekleştirilmiştir. Her bir sistem için aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır.
Magnezyum alkoksit temelli öncü organometalik bileşiklerin termokinetik özelliklerinin incelenmesi ve bunların fonksiyonel MgO nanoparçacıklarının sentezlenmesinde kullanılmaları
Organometalik tek kaynaklı öncü bileşikler literatürde az rastlanılan yüksek yüzey alanına ve periyodik gözenekli bir yapıya sahip fonksiyonel metal oksit nanoparçacıklar üretmeyi daha kontrollü bir sistematiğe çevirmektedirler. Yüksek lisans tez çalışmasının temel amacı Me6Mg7(μ3-OR)8 (R= Et, nPr, nBu) yapısındaki magnezyum alkoksitlerin termogravimetrik koşullar altında bozundurularak MgO'e dönüştürülmeleri ve bu süreçlerin değişik integral ve diferansiyel yöntemlere dayalı termokinetik modellerin kullanılmasıyla başlıca Ea, ΔH, ΔS gibi büyüklüklerinin hesaplanması ve bunlarla çekirdeklenme mekanizması ile parçacık büyüklüğü ve morfolojisi arasındaki ilişkilerinin incelenmesidir. Me6Mg7(μ3-OR)8 (R= Et, nPr, nBu) bis-kübik (çift küban) öncü bileşiklerin termal davranışlarını araştırmak ve kinetik parametrelerini açığa çıkarmak için termogravimetrik analizler (TGA) yapılacaktır. TGA deneyleri, sırasıyla 2, 5, 7 ve 10 °C/dak. olmak üzere dörtı farklı ısıtma hızları kullanılarak kuru hava atmosferi altında 298 K ile 873 K arasında değişen sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Katı hal reaksiyonlarının kinetiğini analiz etmek için genellikle iki kategoriye ayırılabilen farklı teknikler kullanılmaktadır: model geliştirme ve modelsiz yöntemler. Model uydurma yöntemlerinin katı hal kinetiğinde daha yaygın olarak kullanılmalarına ve deneysel verilerle mükemmel bir uyum göstermelerine rağmen özellikle nonisotermal durumlar için belirsiz kinetik parametreler üretebilmektedirler. Bu çalışmada, nonisotermal kinetik verileri analiz etmek ve Me6Mg7(μ3-OR)8 (R= Et, nPr, nBu) moleküllerinin termal davranışını araştırmak için KAS, FWO, Starink, Friedman ve Vyazovkin izokonversiyon yöntemleri gibi modelsiz farklı teknikler kullanılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.
DNA bazlı antikanser ilaçlarının nanofiberlerle kontrollü salımı ve taşınımı
Antisens oligodeoksinükleotitler (ODN) kanser dâhil birçok hastalığın tedavisinde kullanılabilen önemli ilaçlardır. Ancak kimyasal dayanıklılık, kontrollü salım ve hücre içerisine alım oligonükleotitlerin verimini etkileyen önemli faktörlerdir. Nanofibrillerden oluşan üç boyutlu ağsı yapıya sahip jeller ilaçların kontrollü salımı ve taşımı amacıyla ilaç dayanıklılığını arttırmak için kullanılmıştır, fakat oligonükleotitler için bir çalışma yoktur. Bu çalışmada, programlı toplanabilir peptit nanofiber sistemi, pozitif yüklü amfifilik peptit (AP) molekülleri ile Bcl-2 antisens oligodeoksinükleotidi, G3139, karıştırılarak elektrostatik etkileşimlerin etkisiyle oluşturuldu. Programlı toplanabilir AP ve ODN jeli dairesel dikroism, reoloji, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak karakterize edildi. AFM ve SEM görüntüleri jelin nanofiber ağsı yapısını göstermektedir. Jelden ODN salımı katyonik AP?ler ve anyonik ODN?ler arasındaki elektrostatik etkileşimlere bağlıdır. Çalışmamızda AP ve ODN konsantrasyonları değiştirilerek ODN salımı kontrol edildi. Floresan işaretli ODN kullanılarak AP-ODN kompleksinin hücre içerisine alınımı incelendi. AP-ODN kompleksi uygulanan MCF-7 insan meme kanseri hücrelerinin daha fazla floresan sinyali verdiği gözlendi. Ayrıca AP-ODN kompleksi ile inkübe edilen MCF-7 hücrelerinin Bcl-2 mRNA ifadesinin, çıplak halde ODN ve 2-bazı eşleşmeyen (mismatch-MM) ODN, 2-bazı eşleşmeyen (mismatch-MM) ODN ve AP kompleksi ile inkübe edilen hücrelerdeki mRNA ifadesinden daha fazla azaldığı kantitatif RT-PZR yöntemi ile gösterildi. Bu sonuçlar AP moleküllerinin ODN salımının kontrolü ve hücre içerisine verimli ODN alımı için kullanılabileceğini ve gen terapisinde yeni bir yaklaşım olabileceğini önermektedir. Devam eden çalışmalarda, ODN`nin hücre içerisine alımının RGDS biyoaktif dizileriyle arttırıldığı gösterildi.
BDNF katkılı kitosan tüp üretimi ve fasiyal sinir kesisi tedavisinde kullanımı
Kitosan; kitinin deasetile edilmesiyle elde edilen, zincir yapıda bir polisakkarittir. Antibakteriyel özellik göstermesi, biyouyumlu, yenilenebilir ve en önemlisi doğal bir polimer olması sebebiyle birçok alanda yaygın olarak kullanılan bir polimer olmuştur. Özellikle biyouyumlu ve biyobozunur olma özelliği, kitosanın kozmetik, tıp, biyomedikal ve biyomühendislik alanlarında kullanımını yıldan yıla arttırmış ve geleneksel olarak kullanılan metal ve kompozit temelli implant malzemelerinin yerini kitosan bazlı implant malzemeleri almaya başlamıştır. Kafatası sinirlerinden yedinci çifti oluşturan fasiyal sinir, pons ve omurilik soğanı arasından çıkarak yüz ifadeleri, mimikleri ve tat duyusunun iletilmesini kontrol eder. Baş ve boyun travmaları esnasında fasiyal sinir yaralanmalarına sıklıkla rastlanılmaktadır. Bu sinirin yaralanmalar sonucunda işlevini tamamen ya da kısmî olarak yerine getirememesi Fasiyal Sinir Paralizi olarak tanımlanır ve bu rahatsızlık psikolojik, estetik ve ekonomik sorunlara yol açar. Sinir travmaları sonrası oluşan kesik ya da kopmaların tedavi edilmesi ve onarılması için en iyi bilinen ve en yayagın kullanılan yöntem sinir uçları koaptasyonudur. Bununla birlikte, mikrocerrahi ve nörootoloji alanlarındaki ilerlemelere rağmen, insanda fasiyal sinir kesisi ve koaptasyonu sonrası işlevsel iyileşme istenilen düzeyde olamamaktadır. Bu çalışmada, kitosan polimerlerinden elektro eğirme yöntemiyle biyobozunur nanolifler üretilmiş ve bu liflerden en homojen lif dağılımına sahip, boncuksuz lif parametreleri kullanılarak içi boş tüpler üretilmiştir. Üretilen tüpler protein yapıdaki BDNF molekülü ile katkılanarak fasiyal sinirin ana gövdesinin transvers kesisinin iki ucu arasına yerleştirilmiş ve BDNF katkılı kitosan tüplerin aksonal rejenerasyon ve fonksiyonel iyileşme üzerine etkisi araştırılmış ve gözlemlenmiştir.
Mangan oksit nanoparçacıklarının sentezi, karakterizasyonu ve biyomedikal görüntüleme tekniklerinde kullanılabilirliğinin araştırılması
Tez çalışmasında, manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tekniğinde T1 gevşeme oranını arttırabilmek amacıyla paramanyetik ajan olarak kullanılan ve manyetik parçacık görüntüleme (MPG) tekniğinde uygulanabilirliliğinin test edileceği üç farklı mangan oksit yapısı sentezlenmiştir. Kontrol edilebilir boyut ve şekil özelliğine sahip MnO2, Mn2O3, Mn3O4 nanoparçacıkları hidrotermal yöntem kullanılarak sırasıyla rod, küresel ve tetragonal geometride elde edilmiştir. Deney şartlarının optimizasyonu için farklı sıcaklık, süre, indirgeyici ajan ve çözgen miktarı incelenmiştir. Mn3O4 yapısı 180°C'de 3 saat, MnO2 kristal yapısı ise 200°C'de 3 saat süren ısıl işlem sonucunda saf halde üretilmiştir. Mn2O3 nanoparçacıkları ise 80°C'de elde edilen MnCO3'ın yüksek sıcaklıkta kalsinasyonu sonucu elde edilmiştir. Elde edilen saf yapıların kolloidal kararlılığının artırılması, biyouyumlu hale getirilmesi ve böylece görüntüleme tekniklerinde kullanılabilirliğinin test edilmesi amacıyla yüzeyleri polietilenimin, dekstran ve poliakrilikasit organik bileşikleri ile modifiye edilmiştir. Yüzey modifikasyonu öncesi ve sonrası çeşitli teknikler ile yapı, morfoloji ve manyetik özellikleri belirlenmiştir. Dispersiyon kararlılığı en yüksek olan örnekler seçilip manyetik rezonans görüntüme ve manyetik parçacık görüntüleme tekniklerinde kullanılabilirliğine yönelik analizler yapılmıştır. Genel anlamda dekstran ve poliakrilik asit kaplı mangan oksit örneklerinin kolloidal kararlılıklarında saf hallerine göre belirgin bir artış gözlenmiştir. Yüzeyleri kaplanan nanoparçacıkların manyetizasyon özelliklerindeki değişimler rapor edilmiştir. Parçacıklar arasında en yüksek r1 gevşeme oranı (Mn2O3@PEI2K) 0.17 mM-1s-1 olarak bulunmuştur.
Sol-jel yöntemi ile hazırlanmış katkılı ZrO2 ile galvaniz kaplamaların karşılaştırılması
Bu çalışmada, farklı düzeylerde katkısız ve polimer katkılı ZrO2 çözeltiler sol-jel yöntemi ile hazırlandı. Kaplamada kullanılacak altlıklar kaplama öncesinde yüzeyleri zımparalanarak saf su ve aseton ile temizlenmiştir. Daha sonra sol-jel metodu farklı molar oranlarda hazırlanan ZrO2 'li organometal çözeltiler altlıklar üzerine 1, 3 ve 5'şer kat daldırma yöntemiyle kaplama yapılmıştır. Altlıklar üzerine kaplanan katkısız hibrit ZrO2 ince filmler 5oC/dakika hızla 300oC'ye; buna karşın polimer katkılı hibrit ZrO2 ince filmler ise 85oC'ye ısıtılan fırın içerisinde 30 dakika süreyle ısıl işlemlere tabi tutulmuştur. Isıl işlem sonrası ince filmler %3,5 NaCl ortamında korozyon direnci Tafel Ekstra Polarizasyon (TP) ve Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS), yöntemleri ile ölçümleri yapılmıştır. Kaplanan numunelerin yüzeyinde morfolojik değişiklikler Polarize Işık Mikroskobu, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-ray kırınımı (EDS), X-ışını difraktometresi (XRD) incelenmiş ve hazırlanan bu sol-jel kaplamaların sertlik ölçümleri de yapılmıştır. Uygulanan farklı molaritedeki çözeltiler ve katkılar neticesinde elde edilen bulgular, NaCI ortamında hazırladığımız kaplanmış numuneler galvanizle kıyaslandığında daha iyi bir koruma sağladığı görülmüştür. TP ölçümü sonucunda ZrO2-3 ve ZrO2-4 katkılı numunelerin daha iyi korozyon direnci sağladığı gözlenmiştir. EIS ölçümü sonucunda ise çözeltideki yoğunluk artışı ve kaplamadaki kat artışı ile doğru orantılı olarak korozyon direncinde artış sağlanmıştır. Tüm kaplamalar incelendiğinde Zr02+polimer katkılı-3 ve 4 çözeltileri ile kaplanan numunelerin en iyi korozyon direnci sağladığı saptanmıştır.
Farklı tür balık pullarından alkalaz enzimi ile biyomalzeme amaçlı kolajen eldesi ve karakterizasyonu
Kolajen kelimesi "kola" nın sakız ve "gen" üretmek anlamına geldiği bir Yunanca kelimeden türetilmiştir. Kolajen son dönemde değerine değer katan bir proteindir. Çünkü birçok sanayide kendine yer açmıştır. Özellikle gıda ve kozmetik sanayisi başı çekmektedir. Bu nedenle kolajen elde edilmesi ve uygulamaları alanındaki çalışmalar çalışmaları hız kazanmıştır. Bu çalışmada; granyöz (Argyrosomus regius), levrek (Dicentrarchus labrax) ve çipura (Sparus aurata) balık türlerinin işlem atığı olarak çıkan balık pullarından alkalaz enzimi ile hidrolize kolajen eldesi ve potansiyel biyomalzeme olarak kullanılabilirliklerinin araştırılması yapılmıştır. Çalışmada enzim oranları değiştirilerek (%0,1, %0,3, %0,5) pH 10 da (NaOH ile pH ayarlanmıştır) ve 45ºC de 5 saat boyunca enzim ekstraksiyonu yapılmış ve kolajen verimleri belirlenmiştir. En düşük verim bütün türlerde %0,1 enzim oranında elde edilirken, en yüksek verimin %0,5 oranında olduğu tespit edilmiştir. Çalışılan türler arasında ise en yüksek kolajen verimi bütün çalışılan oranlarda çipura balığı pullarında olduğu belirlenmiştir. Enzim oranlarının elde edilen hidrolize kolajenlerin moleküler ağırlık dağılımlarına etkileri jel elektroforezi (SDS-PAGE) ile tespit edilmiştir. Çipura pulları için %0,1 enzim oranıyla yapılan çalışmadan elde edilen kolajenin SDS-PAGE ile yapılan moleküler ağırlık dağılımı analizinde elde edilen hidrolize kolajenin moleküler ağırlığının 29 kDa'dan küçük olduğu ve ağırlık yoğunluğunun 6,5 kDa civarında olduğu tespit edilmiştir. Çipura pullarından %0,3 ve %0,5 oranlarında ve granyöz balığının pullarından bütün enzim oranlarında elde edilen hidrolize kolajenlerin moleküler ağırlık dağılımlarında da yoğunluğun 6,5 kDa civarında olduğu görülmektedir. Levrek balığı pulların %0,1 enzim oranıyla elde edilen hidrolize kolajenin moleküler ağırlık dağılımında büyük bir yayılım olduğu tespit edilmiş bu yayılımın herhangi bir bölgesinde yoğunluk oluşmadığı belirlenmiştir. Levrek balığı pullarında kolajen eldesinde çalışılan diğer oranlarda elde edilen kolajenlerin moleküler ağırlık dağılımında yoğunluğun yine 6,5 kDa civarında olduğu sonucuna varılmıştır. Projede balık pullarının enzimatik hidrolize kolajen kaynağı olarak kullanılabileceği, atık pulların ekonomiye katılabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca elde edilen hidrolize kolajenin karakterizasyonu sonucunda literatürde biyomalzeme olarak kullanılanlarla benzerlik gösterdiği bu nedenle elde edilen kolajenlerin biyomalzeme olarak kullanım potansiyellerine sahip oldukları ortaya çıkartılmıştır.
Döndürerek kaplama yöntemi ile Sr, Gd, Co, Zr ve Mn elementleri katkılanmış BaTiO3 filmlerin dielektrik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, katkısız BaTiO3, Sr:BaTiO3, Gd:BaTiO3, Co:BaTiO3, Zr:BaTiO3 ve Mn:BaTiO3 solüsyonları sol-jel yöntemi ile hazırlandı. Hazırlanan solüsyonlar döndürerek kaplama yöntemi ile sırasıyla etanol, saf su ve aseton ile ultrasonik banyo içerisinde 15'şer dakika temizlenen altlıklar üzerine 3, 5 ve 7'şer kat kaplandı. Cam altlıklar üzerine kaplanan ince filmler 5 oC/dk hızla 400 oC'ye ısıtılan tüp fırın içerisinde 1 saat boyunca ısıl işleme tabi tutuldu. Isıl işlem sonrası ince filmler elektron mikroskobu, polarize mikroskop ve atomik kuvvet mikroskobu ile analiz edildi. Ardından X-ışını difraktometresiyle kristal yapı oluşumu incelendi. Hazırlanan katkısız ve katkılı BaTiO3 ince filmlerin dielektrik sabitleri bir vektör network analyzer aracılığı ile 3-7 GHz frekans aralığında ölçüldü. Çalışma sonucunda, 400 oC'ta kurutulan filmlerde kristal yapı oluşumu gözlenmez iken 550 oC'de ısıl işleme tabi tutulan filmlerin bazılarında kristal yapı oluşumı gözlemlendi. Kaplama sonrasında kurutulmadan ölçülen kaplanmış ince filmler arasında en yüksek dielektrik sabiti 6.8 GHz'de 9.4 olarak Zr katkılı BaTiO3 ince filminde ölçüldü. 400 oC'de kurutma sonrası yapılan ölçümde elde edilen en yüksek dielektrik sabiti değeri 7.7 olarak Sr katkılı BaTiO3 ince filminde saptandı.
Vakum infüzyon yöntemiyle üretilen seramik katkılı kompozit malzemelerin fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada Sol-Gel metodu ile hazırlanan radar absorban özellikleri iyi olan seramik malzemelerden Barium titanat (BaTiO3,)'a Gd, Zn, B, Mn; İtriyum zirkonat (YZr2O7)'ye, La, Sr, Bi, Co, Ba; Bizmut ferrit (BiFeO3)'e Mn; Baryum zirkonat (BaZrO3)' e, Co, Bi ve Sr katkılanmış, harici olarak MnYO3 çözeltisi hazırlanmıştır. Katkılı ve katkısız çözeltiler %2, %3, %5, %10 ve %15 oranlarında epoksi matrisinin içerisine eklenerek mekanik olarak karıştırılmıştır. Elde edilen katkılı epoksi vakum infüzyon metodu ile 10x10 cm ebatlarında 4 kat bıaxıal, örgü açısı= 0 / 90, yoğunluk (gr/m²)= 800 elyaf numunelerine infüzyon edilmiştir. Ayrıca her bir katkılı epoksiye ait katı epoksi numuneleri eşit boyutlarda ölçüm için hazırlanmıştır. Elde edilen bu numunelerin radar absorban özellikleri ve sertlikleri ölçülmüştür. Bu sonuçlara göre %2 Co0.5La0.5YZr2O7 katkılı kompozit numunenin 3.5 GHz'de %17 oranında radar emilimine sahip olduğu %5 Mn0.5Bi0.5FeO3 katkılı kompozit numunenin 6.5 Ghz de %32 oranında radar emilimine sahip olduğu , %5 MnYO3 katkılı numunenin 6.5 Ghz de %44 oranında radar emilimine sahip olduğu , %10 Sr0.5La0.5 YZr2O7 katkılı numunenin 5 Ghz de %43 oranında radar emilimine sahip olduğu , %5 BaZrO3 katkılı numunenin 5 Ghz de %32 oranında radar emilimine sahip olduğu tespit edilmiştir. Farklı numunelerde yapılan testler sonucundan düşük frekansta en iyi radar absorban özelliği Sr0.5La0.5 YZr2O7 katkılı numunede 5 GHz frekansta elde edilen ölçümde görülmüştür. Tüm radar emilimleri ölçülen numunelerin sertlik değerleri de katkı oranlarına göre ölçümleri yapılmıştır.
Selüloz bazlı kumaştan üstün özellikli aktif karbon kumaş üretimi ve karakterizasyonu
Aktif karbon; herhangi bir kimyasal formül ile tarif edilemeyen, yüksek gözenek alanına sahip, karbon içeriği yüksek, adsorban bir malzemedir. Bu adsorban özelliğinden dolayı günümüzde aktif karbon; su arıtımından, gaz filtrasyonuna, farmakolojik ürün reçetelerinin içeriğinden kozmetik endüstrisine kadar çeşitli alanlarda tercih edilmektedir. Aktif karbon üretimi iki basamaklıdır; karbonizasyon ve aktivasyon. Karbonizasyon işleminin temel amacı yapıdaki nem ve uçucuları uzaklaştırarak karbon iskelet yapısını ortaya çıkarmaktır. Bu işlem sırasında temel gözenek oluşumu gerçekleşmektedir. Aktivasyon ile amaçlanan oksidasyon işlemidir. Karbonizasyondan önce veya sonra uygulanabilmektedir. Amaç, karbonizasyon ile oluşan gözenek yapısını geliştirmektir. Bu çalışmada, son yıllarda endüstrinin artan bir ilgiyle takip ettiği lif/kumaş formundaki aktif karbonun hammaddeden ürüne dönüşme süreci incelenmiş ve karakterizasyon sonuçları sunulmuştur. Hedef olarak aktif karbon kumaşının üretiminin seçilme nedeni ise kumaş formunun diğer formlara göre daha homojen mikrogözenek boyut dağılımına, daha yüksek adsorpsiyon kapasitesi ve hızına sahip olmasıdır. Kumaş formunun esnek olması ise bir diğer bir avantajdır. Bu konu ile ilgili birçok çalışma yayınlanmıştır ancak bütün çalışmalarda benzer metotlar denenmiştir. Bu çalışmada ise kimyasal aktive edici ajanlar olarak bilinen ve geniş gözenek oluşumuna katkı veren H3PO4 ile dar gözenek oluşumunu sağlayan ZnCl2'nin bir arada kullanılmasıyla kontrol edilebilir bir gözenek çapına sahip yeni bir yapının ortaya konulması öngörülmüştür. Bu nihai ürün ortaya çıkarılırken ısıtma hızları ve aktivasyon sıcaklıkları seçilen diğer parametrelerdir ve ürüne doğrudan etkileri araştırılmıştır. Bunların sonucu olarak kontrol edilebilir gözenek çapına sahip olmasından dolayı seçicilik özelliği yüksek aktif karbon kumaşı üretim parametreleri ortaya konmuştur.
Termal Bariyer Kaplamaların (TBC) mikroyapısal ve elektrokimyasal korozyon davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, elektrokimyasal korozyon çalışma koşullarının Inconel 718 süper alaşım altlık malzemeye sahip Termal Bariyer Kaplama (TBC) sistemi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elektrokimyasal korozyonun, yüksek sıcaklık çalışma ortamlarında ve özellikle de çalışmanın amacına uygun olarak asidik ortamlar ve deniz suyu ortamları gibi ortamlarda kullanılan parçaların, kaplama yüzeyleri üzerindeki etkilerinin mikro yapısal olarak incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Kaplama malzemesi olarak CoNiCrAlY metalik bağ kaplama tozları Yüksek Hızlı Oksi Alev Sprey (HVOF) prosesi kullanılarak süper alaşım altlık malzeme yüzeyi üzerine kaplanmıştır. Metalik bağ kaplamanın üretilmesi sonrasında ytriya ile stabilize edilmiş zirkonya (YSZ, ZrO2+Y2O3) seramik tozları Atmosferik Plazma Sprey (APS) kaplama prosesi kullanılarak TBC sistemi elde edilmiştir. Elektrokimyasal korozyon testlerinde numunelerin daldırılması için 0,1 molar NaCI (Sodyum Klorür) çözeltileri hazırlanmıştır. Deneyler oda sıcaklığında ve 3 elektrotlu klasik sistemde gerçekleştirilmiştir. Açık devre potansiyeli (OCP), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve potansiyodinamik polarizasyon testi (PDP) olmak üzere, numunelere üç farklı korozyon testi uygulanmıştır. Deneyin elektriksel değerleri, OCP testine bağlı olarak 20 kHz-10 mHz ve 10 mV AC frekans aralığında gerçekleştirilmiştir. Potansiyodinamik (PDP) testlerden elde edilen eğrilerin başlangıç potansiyeli ± 250 mV, bitiş potansiyeli +1500 mV olarak belirtilmiştir. Çalışmalar neticesinde altlık malzeme, metalik bağ kaplama ve seramik üst kaplamaya sahip TBC sisteminin ayrı ayrı elektrokimyasal korozyon davranışları korozyon etkileri ve mikroyapısal olarak incelenerek, ayrıntılı değerlendirilmiştir.
Synthesis and characterization of monticellite (CaMgSiO4) based bioactive ceramic powders obtained from boron derivative waste
In this thesis, the presenting of a novel approach in a cost-effective and environmentally friendly way for the synthesis of monticellite based bioactive ceramic powders from boron derivative waste was intended. The aims of the study are the solidstate synthesis of monticellite based ceramic powders from boron derivative waste, the investigation of the effect of particle size on bone-like apatite formation ability of monticellite based ceramic powders and the determination of the cytotoxicity of monticellite based ceramic powder. Also, the phase transformation mechanism of boron derivative waste was investigated during systematic heat-treatments and monticellite phase could be formed at 650°C. The most stable monticellite based ceramic powder was synthesized at 800°C for 4 h (SP-800°C-4h) and its ball-milling time was optimized. Following to immersion of wafers composed of crushed SP-800°C-4h and ball-milled SP-800°C-4h for 2 h in Lac-SBF for 7 days, the obtained results showed that monticellite based ceramic powders have bone-like apatite formation ability and it is improved by the particle size reduction. The cytotoxicity of monticellite based ceramic powder, comprising monticellite, akermanite, diopside and calcium magnesium borate phases, on different mammalian cell lines (3T3-L1, HUVEC, CRL-2120) was determined by in vitro assays of MTT, NRU and JC-1 staining at the concentrations of 10, 50, 100, 200, 400, 500 and 800 μg/ mL. The results indicated the biocompatible characteristic of monticellite based ceramic powder at the concentration range of 10 - 200 μg/ mL.
Çok kristalli transparan MgAl2O4 seramik zırhlarında mikroyapı kontrolü
Bu tez çalışmasının temel amacı, basınçlı sistemler için MgAl2O4 seramiklerinde mekanik özellikleri geliştirmek üzere hassas mikroyapı kontrolünü hedef alan uygun sinterleme protokollerini geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda MgAl2O4'ün basınçlı sinterleme sistemlerindeki dominant sinterleme mekanizmalarının anlaşılması gerekmektedir. Bahsedilen bu dominant mekanizmaları saptamak adına modifiye edilmiş sürünme denklemi kullanılarak nicel sinterleme analizi çalışmaları yapılmıştır. 1200 ve 1250ºC sıcaklıklarda yürütülen bu çalışmalarda düşük yoğunluklar (%80'in altındaki) için stres üsteli değeri n≥3 olarak hesaplanmıştır. Bu değer dominant sinterleme mekanizmasının plastik akış olduğunu göstermektedir. Yüksek yoğunluklar (%80-90) için ise stres üsteli değeri n=2, sinterleme için gereken aktivasyon enerjisi ise 530kJ/mol olarak hesaplamıştır. Bu veriler ışığında, bu bölge için dominant sinterleme mekanizmasının oksijen difüzyonu eşliğindeki tane sırı kayması olduğu düşünülmektedir. Diğer bir yandan, tezin çalışmasının temel hedeflerinden biri olan, SPS (spark plazma sinterleme), HP (sıcak presleme) gibi düşük çözünürlüklü boyut değişimi ölçüm sistemi (PMS, path measurement system) kullanan basınçlı sistemlerde nicel sinterleme analizi yaklaşımı değerlendirilmiş bu analiz metodunun getirebileceği olası hataların ve sapmaların nasıl giderileceği üzerine çalışılmış ve hata payını en aza indirgenecek nicel sinterleme analiz metodolojisi geliştirilmiştir.
Görev döngüsü üretim parametresinin atmalı dc reaktif magnetron sıçratma tekniği ile üretilmiş vanadyum oksit ince filmlerin özelliklerine etkisi
Vanadium oxide is an amphoteric material with four principal oxide forms. Properties of vanadium oxide thin films depend on the amount and distribution of these four principal oxides and intermediate phases thus providing different application areas. One of the effective parameters that can adjust the composition and distribution of the phases in pulsed DC reactive magnetron sputtering is the duty cycle of the power source. The aim of this thesis study is to investigate the effect of duty cycle on the properties of vanadium oxide thin films deposited by pulsed DC reactive magnetron sputtering. Electrical properties, surface properties and crystallographic properties of films deposited using duty cycles between 10% and 32,5% are measured to determine the relationship between the properties and the duty cycle. Electrical characterization results indicate that resistance and resistivity of the vanadium oxide thin films are inversely proportional with duty cycle. The results contribute to the appropriate duty cycle determination for deposition of vanadium oxide thin films for chosen application.
Titanyum plakaların aerosol kaplama yöntemi ile hidroksiapatit kaplanması ve karakterizasyonu
Sağlık alanında yapılan gelişmelerle birlikte birçok alanda olduğu gibi ortopedik cerrahide de ihtiyaçlar ve beklentiler artmıştır. Ortopedi alanında kullanılan implantların büyük çoğunluğu metalik malzemelerden oluşmaktadır. Metalik malzemeler yüksek mekanik özelliklerinden dolayı tercih edilmektedir. Fakat metalik malzemeler nispeten düşük biyouyumluluk sergilerler ve biyoaktif olmadıkları için kemik dokularına iyi yapışma, bütünleşme özelliği gösteremezler. Kemikle mekanik bütünleşmenin, sabitlenmenin sağlanması için, metaller yüksek biyouyumluluğa sahip biyoaktif seramiklerle kaplanmalıdır. Tez kapsamında bu problemin çözümü için metalik malzemeler içerisinde mekanik anlamda kemiğe yakın Titanyum'dan üretilmiş plakalara, kemik yapısına yakın biyouyumlu ve biyoaktif HAP tozunun kaplanma çalışması yapılmıştır. Günümüzde en önemli parametrelerden ikisine, zaman ve maliyetin azaltılmasına yönelik Jun Akedo tarafından Aerosol Kaplama yöntemi ortaya konmuştur. Bu tez çalışmasında yeni bir kaplama yöntemi olan Aerosol Kaplama yönteminin parametreleri belirlenmiş ve bu değişkenlerin kaplama kalitesine etkisi araştırılmıştır. HAP tozların ve kaplamaların yüzey özellikleri optik mikroskop ve SEM ile elementel analizleri EDX ve faz yapıları XRD cihazlarıyla incelenmiştir. Kaplamaların mekanik özellikleri pürüzlülük ve çizik testleriyle belirlenmiştir.
Geçirimli elektron mikroskobu ile in-situ ve devinimli elektron difraksiyonu teknikleri kullanılarak malzeme karakterizasyonu
The goal of this thesis is the characterization of different type of materials by using in-situ heating for the investigation of sintering behavior and by using precession electron diffraction (PED) method for the determination orientation relations between present phases and phase analysis. In SiC-hBN ceramic composite, orientation relations of in-situ formed hBN with SiC phases, twist boundary character within hBN particles were characterized with PED method. B4C-TiB2 composites produced with different methods were investigated. In R-SPS'ed sample, orientation relation between in-situ formed graphite and TiB2 phases was studied and reactions occur during R'SPS are discussed. In hot pressed samples, addition of WC and different mixing methods resulted in formation of different core-rim type structures were carried out. SEM and XRD results of hot pressed sample showed the variation of microstructure and mechanical properties were measured depending on the pressing direction. In β-SiAlON-cBN ceramic composites orientation relation between in-situ formed hBN transformation layer and cBN particles were investigated to understand its formation mechanism. In X70 petroleum steel, phase analysis of the precipitate particles were studied. In addition to these studies, characterization of Ar implantation into hBN depending on the orientation of particles were carried out. Lastly, in-situ sintering of ZnO nano particles in TEM was studied.
Katı-hal lityum-iyon pillerin üretimi ve karakterizasyonu
Garnet type Li7La3Zr2O12 (LLZO) solid electrolytes are considered as a potential candidate for replacing traditional organic electrolytes. However, their performance is not yet approaching organic-based liquid electrolytes. The studies on the performance enhancement have focused more on crystal chemistry and lithium kinetics, but not enough studies were carried out to elucidate sintering behavior. The dissertation covers LLZO synthesis conditions in terms of Al content, heating rate and precursor type. Then, a potential sintering mechanism related to sintering temperature is introduced. Li detection in electron microscopy techniques and air stability of the LLZO samples are discussed by using ToF-SIMS attached FIB-SEM. In the Citrate-Nitrate LLZO synthesis, the effect of Zirconium source and anionic species on the cubic phase stabilization of LLZO is covered. The thermodynamically favored precursors are also determined and the impurities in the structure have been successfully determined with the use of high-sensitivity Lithium maps in LLZO by using ToF-SIMS attached to Xe ion-source FIB-SEM. In Citrate-Nitrate synthesis, the negative influence of nitrate ions on cubic phase stabilization of LLZO is also for the first time shown. The highest bulk conductivity, 0.211 mS/cm, is reached by solid-state synthesized LLZO sintered at 1200 °C for 12 hours.
Lityum iyon piller için lityum demir silikat katot üretimi ve karakterizasyonu
Lityum iyon pillerin 1990' larda Sony şirketi tarafından ticarileştirilmesi sonrası, taşınabilir mobil cihazlar ve iletişim devrimi insanlığın yaşam şeklini değiştirdi. Uzmanlar benzer şekilde önümüzdeki 10 yılda elektrikli araçların da hızlı bir şekilde içten yanmalı araç satış miktarlarını geçeceğini öngörmektedir. Bu sebeple lityum iyon pillere çok fazla talep olmasına rağmen maliyet, güvenlik ve enerji yoğunluğu açısından hala çözülemeyen bir sorun olarak durmaktadır. Bu çalışmada, lityum iyon pillerin kapasite ve çevrim ömrünü doğrudan etkileyen katot elektrotuna odaklanılmıştır. İçerdiği demir ve silisyum elementleri ile doğada kolayca bulunabilen ve yüksek teorik kapasitesi sebebiyle araştırmacıların ilgisini çeken lityum demir silikat katot tozunun sentezi ve karakterizasyonu üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, katı hal sentezi yöntemiyle üretilen lityum demir silikat tozu için karbon miktarı, sıcaklık, süre, tane boyutu ve faz saflığı üzerine derinlemesine bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sonucunda indirgeyici amaçlı kullanılan karbon miktarı, sentez sıcaklığı ve süresi, karıştırma ortamının faz saflığı ve pil kapasitesini ciddi oranda etkilediği sonucuna varılmıştır. Ayrıca sentezlenen lityum demir silikat katot tozu ile kese tipi yarım hücre üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen yarım hücre pillerin elektrokimyasal deneyleri gerçekleştirilerek, C/30 çevrim hızında 122 mAh/g kapasite elde edilmiştir.
Transparan zırh ve kızılötesi kubbe uygulamaları için MgAl2O4 spinel tozlarının sentezi
Bu tez çalışmasında, çok kristalli transparan MgAl2O4 seramiklerin mikroyapı kontrolüne önemli katkı sağlayacak, sinterleme aktivitesi yüksek partiküllerin alev sprey pirolizi yöntemi ile sentezlenmesi gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, partiküllerin üretimi için bir alev sprey pirolizi reaktörü tasarlanmıştır. Daha sonra başlangıç kimyasalı olarak seçilen alumatran, etanol gibi bir organik çözücü ile seyreltilerek tasarlanan reaktör içine gönderilerek MgAl2O4 seramik tozları üretilmiştir. Süreç değişkeni olarak, reaktöre verilen dağıtıcı gazın ve başlangıç kimyasalının debilerinin, kullanılan başlangıç kimyasalının derişimi ve farklı çözücü yakıtların partikül boyutuna etkileri gözlemlenmiştir. Elde edilen X-ışını kırınımı verilerinden Scherrer eşitliği kullanılarak partikül boyut ölçümü yapılmıştır. Sonuçlar literatürden derlenen bilgiler ile karşılaştırılmıştır. Üretilen tozlar, homojen dağılıma sahip olup, nano ölçekli olarak küresel morfolojide sentezlenmiştir.
Karbotermal sentezleme metodu ile elde edilen silisyum oksi nitrür tozundan 0'-sialon üretimi
Si2N2O; düşük ısı iletkenliği, hava mükemmel oksidasyon direnci, yüksek eğilme mukavemeti ve düşük dielektrik sabiti ve kaybını koruyabilen gelişmiş bir mühendislik malzemesi olarak silikon-oksijen-azot sisteminde önemli bir bileşiktir. Bu mükemmel özelliklere sahip olan Si2N2O, çeşitli uygulamalarda umut verici bir adaydır. Örneğin, çubuk benzeri morfoloji veya fiber içeren tozlar, mühendislik materyal matrisinde kırılma tokluğunun takviyesinde fayda sağlayacaktır. Aksine, düşük en-boy oranı olan tozlara göre düşük dielektrik sabiti ve kaybı gerektiren alanlarda kullanım için daha uygun olacaktır. Burada, morfoloji kontrollü Si2N2O tozlarının sentezinin, daha da geliştirilmesi ileri teknoloji alanında genişletilmiş uygulamalarını önemli derecede etkilemektedir. Son zamanlarda karbon nano katmanlarla yüzey kaplı inorganik parçacıklardan oluşan çekirdek-kabuk yapılandırılmış tozlar konusunda çalışmalar görülmektedir. Bu tozlar inorganik parçacık yüzeyleri üzerindeki organik polimerlerin yerinde polimerleştirilmesi, ardından düşük sıcaklıkta piroliz yoluyla sentezlenmesi şeklinde yapılmaktadır. Önerilen bu projede, karbotermal sentez yöntemi kullanılarak silikon oksinitrit tozu üretimi sağlanmıştır. Böylece, yüksek sıcaklık uygulamaları için O'SiAlON seramiklerin üretiminde ince ve saf toz kullanılmıştır. Bu yöntem O'-SiAlON için kullanılacak başlangıç tozlarının ekonomik ve kolay bir şekilde üretilmesinde yararlı olacaktır. Anahtar Sözcükler: Si2N2O, karbotermal sentez, O'SiAlON, mekanik özellikler
Demir-mangan-aluminyum-nikel esaslı düşük ağırlıklı çelikler: Bor ilavesinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi
A novel medium entropy alloy (MEA) based on Fe-Mn-Al-Ni has been designed adopting HEAs phase formation rules, and the effects of minor addition of boron on phase content have been also investigated using both theoretical and computational approaches. Boron-free Fe(52.71-x)Mn31.11Al5.09Ni11.08Bx (x=0,0.05,0.2,0.5,0.7 wt%) MEA showed a single face-centered cubic (FCC) structure. XRD results indicated that with 0.05 and 0.2 wt% boron addition the system maintains its single-phase structure. Further boron addition leads to the formation of metal boride intermetallics by 4.62 and 6.14% of Fe2B intermediate phase in as-cast and 2.7 and 5.4% in D&H samples due to Rietveld Analysis for 0.5 and 0.7 wt% boron doped alloys respectively. Boron addition has positive effect on grain size reduction of the system where just by 0.05 wt % boron addition the grain size has been almost halved compare to boron free as-cast sample. Moreover, it is observed that as the boron level increases, the hardness value increases. The thermomechanical process resulted in increasing the yield strength by ~50% ( from 151 MPa to 222.5 MPa) and ultimate tensile strength by ~15% ( from 476 MPa to 543 Mpa)-both in 0.7 wt % boron doped alloy- at comparable ductility(Ԑ>60%).
Su arıtma membranları için yüksek dallanmış, fonksiyonel poli(arilen eter sülfon)ların sentezi ve karakterizasyonu
This Ph.D. study focuses on the design of novel highly branched poly(arylene ether sulfone)s (HBPAES) for ultrafiltration (UF) and nanofiltration (NF) membranes and their synthesis via one-step A2+B3 copolymerization approach in an effort to introduce them as the new generation, functional oligomeric and polymeric raw materials for water purification membranes that can overcome low flux, high cost, and operational inefficiency issues in membrane processes. Within this scope, the effect of degree of branching, the distance between branched points, end-group functionalization, self-cross-linking ability, and incorporation of inorganic groups into the polymer backbone were investigated systematically on the final film and membrane properties. Moreover, to use in the thin film composite (TFC) NF membrane fabrication, a series of sulfonated, functional HBPAES have been synthesized that the final hydrophilic/hydrophobic characters were able to be tuned by the incorporation of ionic moieties into the backbone. In this context, the first-time fabrication of poly(arylate sulfone)-based TFC NF membranes and their evaluation in water purification applications were reported.
Hiyerarşik gözenekli metal kafesli yapıların tasarımı, üretimi ve gaz adsorpsiyon çalışmalarında adsorban malzemeler olarak kullanımı
Climate change is a global concern and interacts with economics, energy, and environment. Alternative energy resources are necessary to act towards global climate change and to produce energy in a sustainable way. In this Ph.D. thesis, hierarchical porous MOFs were designed to enhance the CO2 and H2 adsorption capacities of traditional MOFs. Hierarchical porous MOFs were synthesized via a perturbation assisted nanofusion synthesis strategy at which the sizes of textural pores were controlled by metal to linker ratio and synthesis temperature. Formation of hierarchical pores enhanced the BET surface areas and total pore volumes and the highest of all the reported BET surface areas and the pore volumes for MIL-88B and Fe-BTC are achieved. Introducing hierarchical porosity to the pore structure enhanced the measured CO2 and H2 adsorption capacities at 298 K. The achieved CO2 and H2 adsorption capacities (298 K and 1 bar) are higher than those of previously reported ones for MIL-88Bs and Fe-BTCs. The enhanced gas adsorption capacities are attributed to the ultramicropores present in the pore structure which have higher binding energies than the wider pores. This Ph.D. study experimentally proves the necessity of ultramicropores in the gas adsorption studies (at 298 K), reports an effortless, and feasible synthesis strategy that can form hierarchical pores and enhance the textural properties and gas adsorption capacities measured at 298 K. This study paves the way for the design of hierarchical porous MOFs and leads the way for the use of hierarchical porous MOFs in gas adsorption studies.
Asimetrik süper kapasitör cihazları için nano-ZnO Ve 3D-grafen köpük elektrotlarının sinerjisi
Two kinds of electrode materials were produced to fabricate asymmetric supercapacitor devices: (i) Highly defective, n-type wide bandgap semiconductor ZnO nanocrystalline electrodes below 50 nm weresynthesized with the aid of the high energy ball milling technique. (ii) Flexible 3D-graphene foams weresynthesized via the chemical vapor deposition technique. Extensive defect structure analysis was performed via enhanced characterization techniques mainly the spectroscopy ones: electron paramagnetic resonance (EPR), Raman, and photoluminescence (PL). Compared to bulk ZnO electrodes the nanoscale ZnO electrodes revealed a dramatic increase of defect concentration. The surface defect plays a crucial role in the electrochemical performance of supercapacitor devices. Strong decreases in charge transfer resistance were observed for the smallest crystallite size which is 15 nm. This work also shows that synthesis, controlling the defect structures, electronic and electrical characterization and the device production are extremely important to obtain high performance faradaic asymmetric supercapacitors.
Altın nanopartikül modifiye elektrotların tasarımı ve elektrokimyasal dna hibridizasyon tayinine yönelik uygulamaları
Nükleik asit analizine dayanan elektrokimyasal DNA biyosensörlerinin tasarımında, nanoteknolojinin gelişmesiyle birlikte nanomalzemelerin kullanımı artmıştır ve bu sayede daha duyarlı ve seçimli biyosensör platformları geliştirilmiştir. Tez çalışmamızın ilk bölümünde tek kullanımlık kalem grafit elektrot yüzeyini modifiye etmek için gerekli deneysel koşullar optimize edilmiştir. Kalem grafit elektrot yüzeyi elektroaktif 2-Amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole (AMT) ile modifiye edilmiş ve sonrasında, AMT'nin yapısında bulunan tiyol grupları üzerinden altın nanopartiküllerin (AuNP) elektrot yüzeyine bağlanması hedeflenmiştir. Hazırlanan sensörlerin mikroskopik yüzey karakterizasyonu taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. AuNP ile modifiye edilmiş elektrot yüzeyine Hepatit B virüsünü (HBV) temsil eden DNA prob dizisi immobilizasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümü, yüzeyine prob immobilize edilmiş AuNP modifiye elektrot ile hibridizasyon çalışmalarını ve impedimetrik hibridizasyon tayini içermektedir. Hazırlanan elektrodun seçimliliği, hedef DNA dizisi, tek bazı hedeften farklı DNA dizisi (MM), rastgele DNA dizisi (NC) kullanılarak test edilmiş ve elektrodun tayin sınırı belirlenmiştir. .Tüm deneysel çalışmalarda elektrokimyasal empedans spektrometri (EIS) tekniği kullanılmış ve transfer edilen yüke karşı oluşan direnç (Rct) değerindeki değişim üzerinden hibridizasyon tayini gerçekleştirilmiştir.
Radyoişaretli antikanser ilacın tümör hücre tutulumu ve DNA ile etkileşimi
Tez çalışmamızın amacı topoizomeraz-1 enziminin inhibitörü olan anti-kanser ilacı Topotekan (TPT)'ın 131I radyoizotopu ile işaretlenmesi ve in vitro olarak akciğer kanserine karşı biyopotansiyelinin incelenmesidir. Topotekan, iodogen metoduna göre 131I ile işaretlenmiş, kalite kontrolü ince tabaka radyokromatografisi (TLRC) ve kağıt elektroforezi yöntemleri ile belirlenmiştir. Kalite kontrol deneyleri sonucunda TPT yüksek verimle (%94,1 ± 5,9) işaretlenmiş olduğu saptanmıştır. TPT'nin akciğer kanser hücresi (A-549) ve sağlıklı hücre (WI-38) hatlarında sitotoksisite deneyleri sonunda IC50 değerlerinin sırayla 14,82 µM ve 59,3 µM olduğu tespit edilmiştir. Bu hücre hatlarında 131I-TPT tutulum deneyleri sonucunda ise 131I-TPT'nin tutulumun A-549 hücresinde WI-38 göre daha yüksek olması, bu radyoişaretli TPT'nin akciğer kanser için spesifik olduğunun göstergesidir. Çalışmamızda tek kullanımlık elektrokimyasal sensörler kullanılarak ilaç-DNA etkileşim süresinin optimum olduğu koşul belirlenmiştir. Kontrol grubu olarak; 131I ve TPT'nin tek başına davranışı, sağlıklı/kanserli DNA ile etkileşim öncesi ve sonrası ayrıca incelenip elektrokimyasal reaksiyonların oluştuğu durumlarda elde edilen yük aktarımı sayesinde sinyallerdeki değişim elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile incelenmiş ve 131I-TPT'nin kanserli DNA etkileşiminin diğerlerine göre daha yüksek olduğu görülmüştür. 131I-TPT'nin akciğer kanserli dokunun görüntülenmesi için kullanılabilecek bir ajan olabileceği ve hücre tutulumu elektrokimyasal yöntemle incelenmiş olup, 131I-TPT'nin yeni bir görüntüleme ajanı olarak değerlendirilebileceği öngörülmüştür.
Ayakkabı tabanı olarak kullanılacak kompozit malzemelerin geliştirilmesi üzerine araştırmalar
Ayakkabı sektörü ülkemizde önemli bir ticaret potansiyeline sahip olmakla birlikte, ihracatta sürekli artan bir paya sahip olarak ekonominin önemli bir unsuru haline gelmiştir. Ayakkabının teknik özelliklerinin geliştirilmesine ve ayak sağlığı açısından daha konforlu bir ayakkabı üretilmesine yönelik bilimsel çalışmaların yetersizliği, ayakkabı sektörünün en önemli eksikliklerinden biri olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, birçok sektörde gelişim gösteren ve kullanım alanı bulan kompozit malzemelerin ayakkabı tabanı olarak kullanılması üzerine araştırmalar yapılmıştır. Bu amaçla, meşe palamudu kadeh ve tırnaklarından oluşan özütler ile valeks taneni üretiminde açığa çıkan meşe palamudu atıkları bitkisel dolgu maddesi olarak kullanılmış, termoplastik poliüretan ise kompozit malzemenin matris fazını oluşturmuştur. Ağırlıkça yüzde olarak farklı oranlarda üretilen polimer kompozit tabanların çeşitli test ve analizlerle özellikleri değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, meşe palamudu atıkları ile doldurulan kompozit malzemenin, dolgu maddesiz termoplastik poliüretan tabanlara göre çekme dayanımında bir miktar düşüş gözlenmekle birlikte, yırtılma dayanımı ve sertlik özelliklerinin geliştiği tespit edilmiştir. Ağırlıkça %10 oranında meşe palamudu atığı ile doldurulan kompozit plakalar, ayakkabı tabanı olarak kullanım amacıyla en uygun fiziksel, termal ve karakteristik özelliklere sahiptir.
99mTc ile radyoişaretli CdS-Fe nanopartiküllerin tahribatsız muayene yöntemi olarak kullanılması
Çalışmamızda endüstride malzemelerin tahribatsız muayenesinde kullanılabilecek radyoişaretli CdS-Fe nanopartiküllerin önceden test edilmiş hasarlı malzeme üzerindeki davranışlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla ayrı ayrı sentezlenen demiroksit manyetik nanopartiküller ile CdS kuantum dot' lar merkapto propil trimetoksisilan (MPS) ile bağlanarak CdS-Fe kompozit nanopartiküller elde edilmiştir. Elde edilen nanopartiküllerin SEM ve floresan mikroskopu ile karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen karakterizasyon sonuçlarına göre düşük boyutta ve 460 nm emisyona (mavi renk) sahip CdS-Fe nanopartiküller elde edilmiştir. 99mTc radyonüklidi ile kalay klorür indirgeme yöntemi kullanılarak işaretlenen nanopartiküllerin kalite kontrolleri İnce Tabaka Radyokromatografisi (TLRC) ile yapılmıştır. Kalite kontrol sonuçlarında nanopartiküllerin yüksek verim ile işaretlendiği görülmüştür. Yüzey süreksizlikleri önceden raporlanan malzemeler üzerine radyoişaretli nanopartiküllerin uygulanması sonrasında gama dedektörü ile süreksizliklerin bulunduğu bölgede yüksek aktiviteler ölçülmüştür. Alınan bu veriler malzemelerin tahribatsız muayene raporları ile benzerlik göstermiştir. Bu çalışmada elde edilen sonuçlardan kolayca hazırlanabilen, yüksek kararlılıkta olan 99mTc işaretli CdS-Fe nanopartiküllerin tahribatsız muayene yöntemi olarak malzeme hasarlarının tespitinde yeni uygulama alanlarına katlı sağlayacağı düşünülmektedir.
Hidrofobik yüzeylerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Hydrophobic surfaces were prepared using two different methods. Emphasis hasbeen on controllability and better characterization of their wetting properties, which arecommonly classified under Wenzel and Cassie-Baxter regimes.With the intention to collect and interpret experimental data more efficiently, resultsof a pioneering numerical study (the model by Johnson and Dettre) were extended tosystems with controllable hydrophobicity. Analysis of the changes in contact angle andits hysteresis as a function of the same control parameter was shown to be an effectivemethod in the determination of the governing wetting regime.Polymer-nanoparticle composite films were studied as the first system. A slightlyhydrophobic amorphous polymer (polystyrene) was mixed with a fairly hydrophobicnanoparticle at varying mass percentages. This system allowed the control ofhydrophobicity by both chemical (composition) and physical (roughness) means.Collective analysis of contact angle and contact angle hysteresis data revealed thechemical effect to be more dominant for this system. In agreement with this conclusion,microscopy images and control experiments with a second type of nanoparticle showedthat dispersion of nanoparticles in the polymer matrix was strongly related to thehydrophobicity of the surfaces.The second method utilized self assembly property of a triblock copolymer (PCL-PDMS-PCL). Microphase separation in spin-coated films was tried to be used as atemplate for patterning the surface at different length scales. This patterning dependedsignificantly on the resulting morphology and the molecular orientation, and did notenhance hydrophobicity as expected. As an alternative way, solutions were prepared ina selective solvent and casted into films, which exhibited super-hydrophobic behavior.DLS and AFM analyses indicated formation of micellar structures at the micro- andnanometer level.iii
Kızılötesi dalgaboylarında mikrokürelerden gökkuşağı tarafından yükseltilmiş elastik gauss ışını saçılması
Microspheres are utilized for various applications in optoelectronics owing to their highquality factor cavity resonances that are called morphology dependent resonances (MDR?s) orwhispering gallery modes (WGM?s). Among these applications are biodetectors, ultrafinesensors, rotation sensors and wavelength division multiplexing components such asmicrolasers, optical couplers, optical filters, modulators, and channel droppers. In this work,we calculate the intensity of elastic scattering of an electromagnetic wave from amicrosphere for transverse electric and transverse magnetic polarizations. Calculations areperformed for Gaussian beams. We specifically calculate the rainbow enhanced elasticscattering intensity for Gaussian beams by using the localization principle and GeneralizedLorenz Mie Theory. Three spectral ranges are studied : Near-infrared (1530 nm to 1570 nm),mid-infrared (10.4 µm to 10.8 µm) and far-infrared (95 µm to 100 µm). In each of the spectralranges, we used microspheres having different refractive indices of 2, 1.4142, 1.236, and1.15. The maximum elastic scattering efficiencies at near infrared, mid-infrared and far-infrared ranges are calculated to be 11%, 8%, and 7%, respectively, provided that appropriateimpact parameters are used. Potential materials are found to be lithium fluoride (m = 1.4142@ 1550 nm), silicon monoxide (m = 2 @ 10 µm), lithium niobate (m = 1.236 @ 10 µm), leadtelluride ( m = 2 @ 100 µm), potassium chloride (m = 1.4142 @ 100 µm) and lead selenide (m = 1.15 @ 100 µm). These materials are transparent at the quoted spectral bands and areamenable to optoelectronic device applications.Keywords: Scattering analysis, optical properties, material properties, material selectionAdvisor: Prof. Dr. Ali Serpengüzel Date:Director of institute: Prof. Dr. Süleyman Özekici Date:
Baryum, geçiş metali, silikon ve germanyumdan oluşan I-tipte kafes bileşikleri ve TaNiSi bileşiğine katkılar
Throughout recent years, clathrate compounds attracted significant attention due totheir unique transport properties. These compounds are reported to have potentialsuperconducting, thermoelectric, electro-optic, and super-hard materials applications. Amongthese applications high thermoelectric efficiency has been the most challenging property to beobtained. Since the thermoelectric efficiency of clathrates is still low, towards for anapplication the compounds and their exact compositions have to be investigated andoptimized. Here, we report on investigations of type I clathrate compounds with thecomposition Ba8(Tx(Ge,Si)yGz)(Ge,Si)40 (T = Ni, Pd, Pt; G = defect; x+y+z = 6). The crystalstructure and homogeneity phase range of Ni containing Ge clathrates were determined andphysical properties were discussed in context with the Si clathrates and clathrates with othertransition metals. Single crystals with different compositions were obtained, their structuresand site occupancies were determined from single crystal X-ray analysis. Investigations ofelectrical-transport properties of compounds revealed a semiconductor-metal transition and abad metallic behavior for Ge and Si clathrates, respectively. The case for Ge was justified alsoby theoretical calculations. No superconductivity was observed for temperatures down to 2 K.Magnetic susceptibility measurements showed a large diamagnetic response for allcompounds. The low thermal conductivity observed for these compounds can be explainedvia strong scattering of phonons introduced by the dynamic rattling motion of the guest atomsinside the 24-atom polyhedra, deduced from the relatively high atomic displacementparameters obtained from low temperature single crystal X-ray analysis. TaNiSi compoundhas been found as a by product material during the preparation of Si clathrate compounds. Inthis work, a new low temperature route for the synthesis of TaNiSi was developed whichenables the access to single phase materials and well-shaped single crystals. Crystal structureof the compound has been determined using single crystal X-ray diffraction method. Thephysical properties have also been studied by resistivity, specific heat capacity and magneticsusceptibility measurements. The investigated compound behaves as Pauli paramagnet andshows bad metallic conductivity. Calculated Debye temperature (434 K) indicates relativelyhigh stiffness of the compound. DTA analysis shows that it melts at 1852 ºC which enables itas a candidate for high temperature processing. Additionally, a method of single-crystallinecoating on metal wires was successfully developed.
Katıhal doyabilen soğurucuların analizi ve laserlerin pasif q anahtarlamasındaki uygulamaları
Cr4+:YAG and Cr2+:ZnSe are solid-state saturable absorbers which can be used forpassive Q switching of lasers operating near 1000 and 1500 nm, respectively. In the firstpart of the thesis, we employed experimental and numerical techniques to analyze thesaturation characteristics of Cr2+:ZnSe. In particular, ground-state and excited-stateabsorption cross sections, single-pass-loss, and lifetime of the Cr2+: ZnSe saturableabsorber were determined at the wavelengths of 1570 and 1800 nm. The results werecompared with previously reported values in the literature. In the second part of thethesis, the application of the Cr4+:YAG saturable absorbers in the passive Q switching ofNd:YVO4 and a Nd:YAG lasers was experimentally investigated. This resulted in thegeneration of nanosecond laser pulses at the wavelength of 1064nm. In the particularcase of the Nd:YVO4 laser, we developed a technique to adjust and control the pulserepetition rate of the passively Q-switched laser with an intracavity lens. Experimentaldata showing the performance as a function of the pump power and resonatorconfiguration were obtained. Finally, the emission cross section of Nd:YVO4 crystal at1064 nm was determined from the repetition rate data.
Yüksek çözünürlükte ışıma mikroskopisi uygulamaları
Confocal microscopy is a technique used for increasing the resolution of microscopeimages at the expense of the acquisition time. As compared with wide field microscopy,confocal microscopy provides a better resolution by rejecting out of focus fluorescent light.Despite this fact, smaller acquisition times can yield wide field microscopy superior toconfocal microscopy in certain applications.Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) is the nonradiative energy transferfrom an optically excited molecule (donor, D) to an unexcited nearby molecule (acceptor, A).Measurement of the FRET efficiency is a powerful tool in determining the relativelocalizations of the donor and acceptor molecules with nanometer (<10 nm) accuracy. Wehave used total internal reflection fluorescent microscopy to investigate the energy transferbetween two fluorescent molecules Rhodamine B and Fluorescein Na in PMMA thin films.Following the steps of spectra FRET, the efficiency of FRET was quantified by the decreasein donor intensity after energy is transferred from donor to acceptor molecule.We have used confocal microscopy to determine the exact localization of proteins incells. It was observed that the melanopsin proteins are located in cell membrane, while the cryproteins are distributed in cytoplasm of the cell. Experiments were also performed using cellscontaining both melanopsin and cryptochrome tagged with red fluorescent protein (RFP) andgreen fluorescent protein (GFP), respectively. The ultimate goal of these experiments is toobserve whether there is an interaction between these two proteins by measuring the FRETefficiency between GFP and RFP labels.Finally, we observed the single molecule behavior of Rhodamine B molecules inPMMA thin films by wide field microscopy and confocal microscopy.
Süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıklarının poliakrilik asitli ortamda kontrollü sentezi
Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIO) have been widely studied for a varietyof biomedical applications such as magnetic resonance imaging (MRI), drug and genedelivery, hyperthermia and magnetic separation. Each application requires a specific size andsurface chemistry in addition to stability. Therefore, controlling particle size and sizedistribution, providing functional surfaces and preventing particle aggregation are the keyissues in this field.Coating magnetic cores with polymeric materials to control particle size is one of thecommonly used methods in recent years. In this project, poly (acrylic acid) sodium salt isused as a polymeric stabilizer. Poly (acrylic acid)-stabilized superparamagnetic iron oxidenanoparticles were synthesized by treating iron salts with ammonium hydroxide in water inthe presence of PAA. Major goal of this research is to control particle size and stabilitythrough the control of reaction variables. Primarily, the influence of reaction variables,namely, iron concentration, reactive (COOH)/iron mole ratio, base (NH4OH) amount andpolymer molecular weight, on hydrodynamic size, stability and magnetic nature of theparticles was investigated. In order to design best set of experiments and correlate the resultsto variables, statistical programs Design Expert 7.0 and Minitab14 were used. Through theuse of deducted mathematical equation relating effective factors to the size, we achievedstable aqueous SPIOs with controlled size both in the small and ultrasmall size regime. Inaddition, the choice of PAA as the coating material provided functional groups on the surfacefor attachment of desired molecules and pH responsive nature to the SPIOs.Stability and small sizes of the SPIOs provide a potential for the achievement of moleculartargeting and contrast enhancement for MRI. Another goal of this project is to test thesuitability of these particles for in vivo applications such as targeted and non-targetedimaging and therapy. For this purpose, in vitro cell-studies and MRI imaging were carriedout with the prepared PAA-coated iron oxide nanoparticles with different hydrodynamicsizes (30, 70, 110nm). HeLa and MCF-7 cancer cells were incubated with our samples andcell viabilities were measured by MTT assay. Preliminary results indicate non-toxic behaviorof the particles to the cells. MRI investigation indicated potential for contrast enhancement.
Tekiz dokuz atomlu germanyum gruplarının ve bunların türevleri olan çoklu ve polimer yapılarının Raman spektroskopiyle incelenmesi
The present study consists of two related parts. The first part is focused on Ramanspectroscopic characterization of neat, en solvated (en = ethylenediamine) or sequestered(sequestering agents: cryptand 2, 2, 2, and 18-crown-6) alkali metal germanium compoundsincluding the well-known monomer deltahedral cluster anions [Ge9]nâ (n = 2, 3, 4), as well asoligomer and polymer derivatives of [Ge9]4â; [Ge9-Ge9]6â [45],the condensed[Ge9=Ge9=Ge9]6â [48] and 2ââ[-(Ge9)-] [51], respectively. The assignment of the vibrationalspectra was confirmed by quantum chemical calculations. The monomer [Ge9]nâ(n = 2, 3, 4)moieties exhibit very specific band patterns in their Raman spectra, with one very strong andcharacteristic ?breathing mode? at 221 cmâ1 (n = 4), 224 cmâ1 (n = 2) and 219 cmâ1 (n = 3),which may be used as identification sonde, both in solids and liquids. The spectra of thecondensed cluster are characterized by two well-separated frequency groups, located at 268cm-1 (inter) / 220 cm-1 (intra) (dimer), 240 cm-1 / 200 cm-1 (trimer) and 269 cm-1 / 200 cm-1(polimer), respectively. The key for the distinction between inter and intra cluster vibrationsare the intercluster (-Ge9-Ge9-) exobonds which are considerably shorter than those withinthe cluster. Accordingly, the vibrations of the exobonds in all three cluster anions aresignificantly higher than those of the intracluster modes. Also, the downshift of theÏ (trimer)inter with respect to the dimer and polymer species is in best agreement with thereported intercluster bond lengths: 2.488 (dimer), 2.579-2.601(trimer) and 2.486 à (polimer).The cluster compounds and moieties investigated in the present thesis are very sensitive to airand moisture, so that they can only be handled under inert conditions. On the other hand, theirpronounced reactivity makes them potential precursors for the synthesis of new materials. Forthis purpose, several oxidative coupling reactions of [Ge9]4- (precursor K4Ge9) have beenaccomplished utilizing elemental Ge, E15(Ph)3 (E15 = P, As, Sb, Bi; Ph = phenyl), DMF,dodecyltrimetyl ammonium bromide [DoDe]Br, air, water, aqueous HCl solution and NH4Clin liquid ammonia as oxidizing agents. The reaction products and the step-growthcondensation process were followed by Raman spectroscopy, using the measuredcharacteristic frequencies as identification sonde for the different cluster moieties, and powderXRD. Two results are worth mentioning. The Raman spectra have proved that the greencoloration in solutions associated with the oligomerization of the Ge9 cluster originates fromthe presence of the dimer species [Ge9-Ge9]6-. This means that trimer, tetramer and polymercluster anions exist only in the compounds in the solid state. Additionally, both thedecomposition of the precursor K4Ge9 in air, as well its oxidation (protonation) withdeoxygenated water and aqueous solution of HCl yields as main product K3HGe7O16 â 4H2O.Only when the oxidation takes place in absence of air and water - e.g. with NH4Cl in liquidammonia - the product obtained is the well-known clathrate compound K8Ge46 [18]. This isimportant, since clathrates are known as potential candidates for materials withthermoelectric, HT super conducting and electro optical properties.The second part of the thesis includes the synthesis, crystal structure, Raman and EPR spectraof the novel cluster compound [Na(cp)]3Ge9. The crystal structure (mnkl., Space group:P21/n, a = 22.870(2) à , b = 14.435(1) à , c = 24.178(2) à , β = 107.69(1), Z = 4) contains twotopologically very similar [Ge9]3â moieties with slightly distorted C4v symmetry. Theparamagnetic properties of the cluster ions [Ge9]3â were confirmed by EPR spectroscopy.
Polimer matrislerinde Fe2o3 ve SnO2 nanoparçacıkları: Vinil hibrid anorganik/polimer nanokompozitler
MS Thesis AbstractName of the Student : Bürgehan TerlanProgram of Study : Material Science and EngineeringThesis Title : Fe2O3 and SnO2 Nanoparticles in PolymerMatrices: Towards Vinyl Hybrid Inorganic /Polymer NanocompositesAbstractPolymer/Inorganic nanocomposites represent a new class of materials alternative toconventional filled polymers. In these materials, nanosized inorganic fillers are dispersedin a polymer matrix resulting in tremendous improvement in performance of the polymer.Replacing the conventional materials made up of inorganic glasses by polymer basedmaterials could provide a number of advantages as the polymer composites have milderprocessing conditions, better impact resistance, can be made flexible and the opticalproperties can be changed.The properties of materials change as their size approaches the nanoscale. Theinteresting and sometimes unexpected properties of nanoparticles are partly due to theaspects of the surface of the material dominating the bulk properties. While the polymericcomponent provides processibility, flexibility and transparency, the inorganic particles atnanoscale contribute to the desired optical and magnetic properties. The crucial issue inpreparing high quality composites is the uniform dispersion of the inorganic fillers in thepolymeric matrix. PMMA (polymethylmethacrylate) and PS (polystyrene), which havefavorable processing conditions, are excellent host materials for functional particles. Inthis thesis study, first Fe2O3 (iron oxide) nanoparticles were incorporated into the PS andPMMA matrix, separately, and the matrices were compared with respect to theirallowance for incorporation of the nanoparticles. The magnetic characterization of PSnanocomposites was performed. Secondly, the synthesis and characterization of surfacemodified tin(IV)oxide (SnO2) was investigated in order to obtain nanoscale particles withnarrow size distribution. Finally, the surface modified tin(IV)oxide nanoparticles weredispersed in MMA (methylmethacrylate) and incorporated into PMMA bypolymerization in situ. Conversions of MMA as a function of time in bulk polymerizationin the presence of SnO2 nanoparticles were determined. The effect of nanoparticles on thepolymerization reaction and the thermal stability of the polymer were investigated.
Çok kısımlı poliüre kopolimerlerinde diizosiyanat yapısının ve yumuşak kısmı oluşturan oligomerin zincir uzunluğunun yapıya ve fiziksel ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
: Bora İNCİName of the Student: Material Science and EngineeringProgram of Study: Investigation of the effect of diisocyanate symmetryThesis Titleand soft segment molecular weight on thestructure-property behavior of non-chain extended,segmented polyureas.AbstractThe effect of diisocyanate structure and soft segment molecular weight on thestructure-property behavior of novel, non-chain extended, segmented polyureaswere investigated. These novel polyureas were synthesized by the stoichiometricreactions of diisocyanates and amino functional oligomers. Amine terminatedpoly(tetramethylene oxide) (PTMO) and poly(ethylene/butylene) (PEB) oligomerswere synthesized by using a two step process from commercially availablehydroxyl terminated PTMO and PEB with number average molecular weights of2000 and 3340 g/mol, respectively. The diisocyanates used in the preparation ofpolyureas were 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), 1,4-phenylenediisocyanate (pPDI), 1,4-trans-cyclohexyl diisocyanate (CHDI) and 4,4?-dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI). All polymerization reactions wereconducted at room temperature, by the dropwise addition of oligomer solutiononto the diisocyanate solution under strong agitation. Hard segment contentswere varied around 6.0 wt% for PTMO based polyureas and 4.5 wt% for PEBbased polyureas calculated from the reaction stoichiometry. Atomic ForceMicroscopy (AFM) images of all PTMO based polyureas possessed microphaseseparated morphology with thread-like hard domains in the soft segment matrix.PTMO based polyurea films had a tensile strength of approximately 30 MPa andelongation at break of ~1000 %, which are comparable to the commercial chainextended thermoplastic elastomers with much higher hard segment contents.DMA scans of PEB based polyurea films also indicated microphase separation,in spite of only 4.5% hard segment content. It also displayed a fairly long rubberyplateau extending between -25 ºC and 150 ºC.
Yüzey kaplamalı demiroksit nanoparçacıklarının polimer karşımlarında seçimli dağılımı
Iron oxide nanoparticles display size dependent superparamagnetic behavior that is exploited in various areas of science and technology. Spatial positioning of these nanoparticles is of special interest to generate novel structures with tailored properties and for device fabrications. Phase separated morphology of immiscible polymer blends and block copolymers can create features from nanometer to micron scale. In this study, selective dispersion of different surface modified iron oxide nanoparticles (SPIO) in the blends of PS and PEG were investigated by AFM. Surface of iron oxide nanoparticles were modified by two different methods in order to prevent agglomeration and to provide compatibility with the selected domain of the polymer blend. In the first part, lauric acid (LA) and hexadecyltrimethoxysilane (HDMS) coated hydrophobic SPIOs dispersed well both in PS and PEG homopolymers but LA coated MNPs preferred PEG phase instead of PS in the blend. Ligand exchange mechanism was proved as a reason of this unexpected selectivity. HDMS coated MNPs mainly dispersed at the interface of the blend and formed larger clusters in the PEG domain of PS/PEG blend. Lastly, methoxy(polyetyleneoxy)propyltrimethoxysilane PEG-Si coated hydrophilic SPIOs dispersed in the PEG phase, as expected. In the second part, synthesis of PS and PMMA by ATRP from surface of SPIOs was achieved and their blends with immiscible homopolymers were investigated by AFM. In all combinations, phase-separation of polymers occurred and selective dispersion was achieved. In addition, PMMA-b-PS was also grafted from the surface of iron oxide and preliminary studies about phase separation were performed by AFM.
Biyolojik uygulamalar için, kırınım ızgaraları kullanılan mikro-gravimetrik bir ölçüm metodu geliştirilmesi
A micromechanical system is developed utilizing a diffraction grating for high-precision displacement measurements. The device is in the form of released cantilevers and bridges made of Ni suspended over a Si surface.. Hence, an operational diffraction grating is obtained. The structures are actuated in their resonant mode through magnetic means. A photodetector setup is built to track changes in the resonance behavior. The quality of the setup is evaluated using a well-calibrated sputtering system and applicability of the device to biosensing is demonstrated with human opioid receptors.
Yeni nitridoboratlar: M2[BN2]Br (M = Ca, Sr, Eu), Eu3[B3N6] and Li0.42Eu3[B3N6]: Sentezi, kristal yapıları ve fiziksel özellikleri
The isostructural compound series M2[BN2]Br (M = Ca, Sr, Eu) crystallize in the rhombohedral space group R3m (Pearson code hR6; Z = 3) with a = 3.86897(7)Å, c =25.8135(6)Å for Ca2[BN2]Br, a = 4.117 Å, c = 26.487 for Sr2[BN2]Br and a = 4.0728 Å,c = 26.5890 Å for Eu2[BN2]Br. The crystal structure can be interpreted as a as a filled variant of anti-NaCrS2 type of structure in which M at S positions, Br at Cr positions and B at Na positions. The structure is characterized by slabs of edge-sharing [N-B-N]@M6 and [Br]@M6 trigonal antiprisms which are alternately packed along [001]. The bond lengths for the strictly linear [BN2]3? anions vary only marginal: d(B-N) = 1.353(7) ? 1.355(4) Å and are directly comparable with those of the other well-known dinitrido borates and halides. Unlike the isostoichiometric dinitridoborate bromide series, Eu2[BN2]I crystallizes monoclinic (space group: P21/m (No:11) with a = 10.2548 Å, b = 4.1587 Å, c = 13.1234 Å, = 91.21, Z =4 , V = 559.54 Å3) and is isotypic to Sr2[BN2]I. The crystal structure consists of slightly corrugated layers of condensed I@Eu6 octahedra which are separated by isolated [BN2]3? anions. The bond lengths for the crystallographically distinct [BN2]3? moieties are: d(B1?N3) = 1.301(39) Å, d(B1?N4) = 1.352(36) Å, d(B2?N1) = 1.302(49) Å and d(B2?N2) = 1.348(48) Å, respectively. The bond angles differ significantly from the linearity: ?(N3?B1?N4) = 178.92(3)° and ?(N1?B2?N2) = 172.90°(4). Vibrational Spectra confirm the presence of the [N-B-N]3? units in all four nitridoborate halides. According to the magnetic susceptibility measurements the oxidation state of Eu in Eu2[BN2]X (X = Br, I) is +2. Eu3[B3N6] and Li0.42Eu3[B3N6] crystallize in the trigonal space group R3c (No:167) with a = 11.9559(2) Å, c = 6.814(2) Å and Z = 6 for Eu3[B3N6] and a = 12.0225(2) Å, c = 6.8556(2) Å and Z = 6 for Li0.42Eu3[B3N6]. Partial anionic structures are built up by isolated, planar cyclic [B3N6]9? units (d(B?N)exo = 1.466(2), d(B?N)endo = 1.475(4) ) which are surrounded by bi capped polyhedra of trivalent Eu for Eu3[B3N6] and mixed valent Eu3+/Eu2+ for Li0.42Eu3[B3N6], respectively. In Li0.42Eu3[B3N6], Li+ occupies statistically (42%) the sites 36f and is sandwiched between the [B3N6]9? anions. The oxidation state +3 for Eu in Eu3[B3N6] and mixed valance state (+2/+3) in Li0.42Eu3[B3N6] are verified by magnetic measurements, ESR and Mössbauer Spectroscopy.
Suda asılı kalan kuantum noktacıkların ve hibrid nano parçacıkların geliştirilmesi
Nanoparticles are one of the major areas of nanotechnology where size confinement provided a dramatic differentiation in material properties enabling numerous applications for many disciplines. Among these superparamagnetic iron oxides and semiconductor quantum dots are possibly the most widely studied nanoparticles due to their great potential in broad application areas, most significantly in health, defense and energy. The target area for the nanoparticles described in this thesis is the biotechnology and medicine.The premise of this thesis is to synthesize aqueous magnetic luminescent hybrid nanoparticles. To achieve such a goal, highly luminescent, water soluble and biocompatible colloidal CdS and CdTe QDs were synthesized first. Then, as prepared colloidal QD solution was used to coat and stabilize magnetic iron oxide nanoparticles in a unique, safe and economical one-pot reaction. The approach involves utilization of biocompatible multifunctional coating molecule, primarily L-cysteine, which can stabilize both nanoparticles and keep them in water simultaneously. The cell uptake and cell viability studies confirmed suitability for bio applications.Development of such a multi-functional single entity will provide dual sensing modes (optical and magnetic detection) as well as combined sensing and separation capabilities.
Silikon-üre kopolimer ve kompozitlerinin sentez ve karakterizasyonu
Novel, segmented thermoplastic silicone-urea (TPSU) copolymers based on fairly high molecular weight aminopropyl terminated polydimethylsiloxane (PDMS) soft segments ( 10,800 and 31,500 g/mole), a cycloaliphatic diisocyanate (HMDI) and various low molecular weight diamine chain extenders were prepared and characterized. One of our goals in this study was to understand the influence of PDMS soft segment length on the tensile properties and hysteresis behavior TPSU copolymers. Copolymers with very low urea hard segment contents of 1.24 to 5.14% by weight were prepared. Although the copolymers had fairly low hard segment contents, they all formed films, showed very good microphase separation and displayed reasonably good mechanical properties. When silicone urea copolymers with identical urea hard segment contents were compared, those based on PDMS-31,500 showed higher tensile strengths than those of PDMS-10,800. In addition, PDMS-31,500 based silicone-urea copolymers also displayed lower hysteresis values when compared with PDMS-10,800 based TPSU or even with chemically crosslinked silicone rubbers. Critical entanglement molecular weight (Me) of PDMS is about 25,000 g/mol. We believe chain entanglement in PDMS-31,500 have a synergistic effect on the tensile properties and hysteresis behavior of the silicone-urea copolymers. Second goal of our research effort was to understand the effect of fumed silica fillers on the properties of silicone-urea copolymers. Hydrophobic silica filled silicone-urea copolymers, containing up to 37.5% by weight of silica were prepared for the first time. Incorporation of hydrophobic silica into silicone-urea copolymers based on PDMS-31,500 dramatically increased the modulus, tensile strength and elongation at break values of these copolymers. Silica incorporation had a slight negative effect on the hysteresis behavior. Presence of interaction between silica and the TPSU copolymers were also investigated by FTIR spectra.