Hibrit yüzeylerin organik molekül adsorpsiyonu ile ayarlanabilir özelliklerinin simülasyon yöntemleriyle incelenmesi
Investigation of tunable properties of hybrid surfaces by organic molecule adsorption using simulation methods
- Tez No: 989991
- Danışmanlar: PROF. DR. HANDAN OLĞAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Dopamin, Dopamine
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Porfin ve dopamin (DA), biyolojik sistemlerle güçlü etkileşimleri, redoks-aktif yapıları ve metal iyonlarıyla kompleks oluşturabilme yetenekleri sayesinde biyosensörler, ilaç taşıyıcı sistemler ve tanı amaçlı nanomalzemeler için önemli moleküllerdir. Tezin ilk kısmında, DA'nın kusursuz ve kusurlu mavi-arsenik fosforen (b-AsP) iki boyutlu (2B) yüzeyleri üzerinde sergiledikleri adsorpsiyon özellikleri Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (DFT) yöntemiyle detaylı olarak incelenmiştir. Tezin ikinci kısmında ise yalın ve Cu, Ag, Au katkılı metalloporfinlerin titanyum karbür (Ti₂C), boron karbür (BC), %3 gerinimli BC ve yeşil fosforen (GP) alttaşlar üzerine adsorpsiyonu DFT ve DFT+Hubbard U yöntemleriyle incelenmiştir. Elde edilen bulgular, metalloporfinlerin Ti₂C yüzeyinde metalik karakterini değiştirmezken, antiferromanyetik–ferromanyetik (AFM–FM) dönüşüme yol açtığı ve molekülün akseptör özellik gösterdiğini ortaya koymuştur. BC üzerinde ise alttaşın metalik karakterinin korunduğu, BC alttaşa %3 gerinim uygulandığında alttaşın da manyetik özelliklerin değişebildiği, her iki durumda da molekülün donör özellik sergilediği gösterilmiştir. GP üzerinde ise n-tipi/p-tipi yarıiletken gibi dikkat çekici elektronik davranışlar sergilediği ve molekülün BC alttaşlarda olduğu gibi donör görevi üstlendiği belirlenmiştir. GP üzerinde elde edilen ayarlanabilir elektronik bulgular doğrultusunda; Mg, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Mo ve Ru katkılı porfinlerin GP üzerindeki adsorpsiyon özellikleri de incelenmiştir. Elde edilen bulgular; hibrit yapılardaki yapısal kusurların, yüzey türünün, adsorpsiyon konfigürasyonunun ve katkılanan metal atomun türünün elektronik, manyetik, spintronik, iş fonksiyonu, yük transfer yönü gibi özelliklerin ayarlanmasında belirleyici olduğunu ortaya koymuştur. Oluşturulan tüm hibrit yapıların 300 K ve 600 K'de termal olarak kararlı olduğu da gösterilmiş ve bu sistemlerin özellikle biyosensör, ilaç taşıyıcı, akıllı ilaçlar ve iş fonksiyonu için hassas ayar gerektiren uygulamalarda yüksek potansiyeli olduğu ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Porphine and dopamine (DA) are important molecules for biosensors, drug delivery systems, and diagnostic nanomaterials due to their strong interactions with biological systems, redox-active structures, and their ability to form complexes with metal ions. In the first part of the thesis, the adsorption properties of DA on pristine and defective two-dimensional (2D) blue arsenic phosphorene (b-AsP) surfaces were investigated in detail using Density Functional Theory (DFT). In the second part of the thesis, the adsorption of bare and Cu-, Ag-, and Au-doped metalloporphines on titanium carbide (Ti₂C), boron carbide (BC), 3% strained BC, and green phosphorene (GP) substrates was examined using DFT and DFT+Hubbard U methods. The obtained results revealed that while metalloporphines do not alter the metallic character of the Ti₂C surface, they induce an antiferromagnetic–ferromagnetic (AFM–FM) transition and exhibit acceptor behavior. For BC substrates, it was shown that the metallic character is preserved, whereas applying 3% strain to BC leads to changes in the magnetic properties of the substrate, and in both cases the molecule acts as a donor. On GP, the systems exhibit remarkable electronic behaviors such as n-type and p-type semiconducting characteristics, with the molecule acting as a donor similar to the case of BC substrates. Based on the tunable electronic properties obtained on GP, the adsorption characteristics of Mg-, Mn-, Fe-, Co-, Ni-, Zn-, Mo-, and Ru-doped porphines on GP were also investigated. The findings demonstrate that structural defects, surface type, adsorption configuration, and the type of doped metal atom play decisive roles in tuning electronic, magnetic, and spintronic properties, as well as the work function and charge transfer direction. All hybrid structures were found to be thermally stable at 300 K and 600 K, highlighting their strong potential for biosensors, drug delivery platforms, smart drug systems, and work-function-sensitive applications.
Benzer Tezler
- Synthesis and applications of new polyaniline-based polymers and its composites
Yeni polianilin esaslı polimer ve kompozitlerinin sentezlenmesi ve uygulamaları
FATMA TUBA ÇOĞALMIŞ
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
- Fonksiyonel grup içeren tetrapirol türevlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of tetrpyrolle derivatives containing functional groups
YAĞMUR ZEYNEP YURDAKUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESİN HAMURYUDAN
DOÇ. DR. MUKADDES ÖZÇEŞMECİ
- İlaç salınımı uygulamalarına yönelik fosfonik asit bazlı metal organik hibrit yapılarının geliştirilmesi
Synthesis and development of phosphonic acid based metal organic hybrid structures for drug delivery applications
GÜLŞEN YILMAZ AKPARLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BURÇİN PİŞKİN
- Surface modification of carbon nanotubes (CNTs) via click reactions
Karbon nanotüp (CNTs) yüzeyinin click reaksiyonları ile modifikasyonu
PINAR SİNEM OMURTAG ÖZGEN
Doktora
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT TUNCA
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI