Kaliks[4]aren Langmuir-Blodgett ince filmlerin organik buhar sensör karakteristiği ve difüzyon etkileşim dinamiği

Abstract

Picoline amid bazlı kaliks[4]aren molekülleri, Langmuir-Blodgett (LB) ince film kaplama tekniği kullanılarak altın yüzey üzerine aktif tabakalar şeklinde ilk kez transfer edilmiştir. Aktif tabaka oluşumlarını takip etmek için UV-görünür ve yüzey plazmon rezonans (SPR) teknikleri kullanılmıştır. Üretilen aktif LB tabakaların, uçucu organik bileşikleri (VOCs) algılama özellikleri aseton, benzen, kloroform, etil asetat ve metanol buharları kullanılarak incelenmiştir. SPR sonuçları, aktif LB tabakaların VOCs algılama uygulamaları için hızlı tepki ve geri dönüşüm sürelerine sahip, yenilenebilir özdeş tepki veren ve birçok kez kullanıma uygun sensör adayı olduklarını göstermiştir. Sensör etkileşme mekanizması için Fick’in erken-zaman difüzyon yasası seçilmiştir. Gerçek zamanlı SPR ölçümleri için uygulanan bu yasa difüzyon katsayılarının hesaplanmasında kullanılmış ve biri hızlı yüzey difüzyonu, diğeri aktif LB tabakalarının içerisine difüzyonunu gösteren iki farklı bölgede etkileşmelerin gerçekleştiğini göstermiştir. Her iki difüzyon bölgesinde VOCs buharlarının yüzde miktarı arttıkça difüzyon mekanizmasındaki etkileşimlerinin de arttığı ortaya çıkmıştır. Sonuç olarak ilk kez LB ince film ve sensör özellikleri incelenen picoline amid bazlı kaliks[4]aren moleküllerin, homojen, kalınlığı nano boyutlarda kontrol edilebilen düzenli aktif tabakalar halinde altın alttaşlara yerleştirilebileceği, aseton, benzen, kloroform, etil asetat ve metanol gibi organik buharlara karşı difüzyon etkileşimi yoluyla hassas bir sensör maddesi olarak kullanılabileceği bu tez çalışması ile belirlenmiştir.

Picoline amide-based calix[4]arene molecules were transferred for the first time as active layers on the gold surface using the Langmuir-Blodgett (LB) thin film coating technique. UV-visible and surface plasmon resonance (SPR) techniques have been used to examine active layer formations. Volatile organic compounds (VOCs) detection properties of the produced active LB layers were investigated using acetone, benzene, chloroform, ethyl acetate and methanol vapors. The SPR results showed that the active LB layers are sensor candidates for VOCs detection applications with fast response and recovery times, renewable identical response, and suitable for multiple use. Fick's early-time diffusion law was chosen for the sensor interaction mechanism. This law applied for real-time SPR measurements was used in the calculation of diffusion coefficients and showed that interactions took place in two different regions, the first one showing rapid surface diffusion and the other showing diffusion into active LB layers. It was revealed that as the percentage of VOCs vapors increased in both diffusion regions, their interactions in the diffusion mechanism also increased. As a result, for the first time, LB thin film and sensor properties were investigated, picoline amide-based calix[4]arene molecules can be placed on gold substrates as homogeneous, nano-sized regular active layers, against organic vapors such as acetone, benzene, chloroform, ethyl acetate and methanol. It was determined by this thesis that it can be used as a sensitive sensor material through diffusion interaction.