Koloidal Tek Tabaka Transferine Dayalı MetalikNano Şablonların Biyosensör Yüzeyler Olarak Hazırlanması

Kat-kat (LbL) transfer tekniği, nanoyapılı malzemelerin hazırlanmasında yaygın olarak kullanılan basit,çok yönlü bir yaklaşım olarak dikkat çekmektedir. Bu süreç, polimerler, nanopartiküller, lipitler,proteinler veya organik boya molekülleri gibi bileşenlerin sırayla biriktirilmesi işlemine dayalı olup,bunların üç boyutlu kristal dizilimlerinden, serbest duran (iki boyutlu) şablonlar elde etmede kullanılankatmanların tek tek uzaklaştırılması sürecidir. Her ne kadar malzeme özelliklerinin (örn. boyut, bileşim,kalınlık, geçirgenlik, işlev, vb.) LbL transferinde hazırlanan malzemenin kendisi tarafından sağlanmasınarağmen, şablonların morfolojisi ve bileşimi de üretilen malzemelerin özelliklerinin ve dolayısıylapotansiyel uygulamaların belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Bu çalışmada, çok çeşitli yüzeylerde tekkatmanlı, fonksiyonel silika koloidal kristallerin ölçeklenebilir bir şekilde imal edilmesini sağlayan basitbir koloidal transfer teknolojisi rapor edilmiştir. Olağandışı bir yapıya sahip iki boyutlu koloidal kristaldizilimlerin ilk önce cam bir yüzey üzerine bir döner (spin)-kaplama tekniği ile kaplanması sağlanır.Koloidal kristal tabakalar üzerine dökülen bir poliüretan (PÜ) filmi, üzerleri açık partikül dizilerini çeşitliyüzeylere aktarabilmek için kullanılmaktadır. Transfer edilen tek tabakalı koloidal kristalin birim aralığı,PÜ-silika kompozit filminin çeşitli süreler boyunca metalik kaplama ile veya termal olarak işlenmesiylekolayca ayarlanabilir. Bu çalışmada; yapısal şablon olarak transfer edilen tek tabakalı temassız koloidalkristallerin, altın kaplanmış nano kürecikler olarak periyodik dizili sensör yüzeyler olarakgeliştirilebileceği kanıtlandı. Elde edilen plazmonik dizinin, optiksel biyo algılayıcılarda sıkçakullanılmakta olan benzentiyol molekülleri için yüksek seçicilikte Raman saçılma piklerine sahip olduğugösterilmiştir.

Preparation of Metalic Nano-Templates Based on Transfer of Colloidal Monolayer as Biosensor Surfaces

Layer-by-layer (LbL) transfer technique stands out as a simple, versatile approach commonly used in the preparation of nanostructured materials. This process is based on the sequential deposition of components such as polymers, nanoparticles, lipids, proteins, or organic dye molecules, and the process of removing individual layers from their three-dimensional crystal arrays to obtain free-standing templates. Although the material properties (eg size, composition, thickness, permeability, function, etc.) are provided by the material itself prepared in the LbL transfer, the morphology and composition of the templates also play an important role in determining the properties of the materials produced and hence in the potential applications. In this study, a simple colloidal transfer technology, which enables the scalable production of monolayer functional silica colloidal crystals on a wide variety of surfaces, is reported. The two-dimensional colloidal crystal arrays having an unusual structure are first coated onto a glass surface by a spin-coating technique. A polyurethane (PU) film cast over the colloidal crystal layer is used to transfer uncoated particle arrays into various surfaces. The unit spacing of the transferred monolayer colloidal crystal can be easily adjusted by thermal process or with metallic coating of the PU-silica composite film for various periods of time. In this study; it has been proved that

___

  • Agarwal, S.; Ray, B.; Mehrotra, R., 2015. SERS as an advanced tool for investigating chloroethyl nitrosourea derivatives complexation with DNA. International Journal of Biological Macromolecules, 81, 891-897.
  • Amiri, A.; Shanbedi, M.; Ahmadi, G.; Eshghi, H.; Chew, B. T.; Kazi, S. N., 2015. Microwave-assisted direct coupling of graphene nanoplatelets with poly ethylene glycol and 4-phenylazophenol molecules for preparing stable-colloidal system. Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects, 487, 131-141.
  • Askar, K.; Phillips, B. M.; Fang, Y.; Choi, B.; Gozubenli, N.; Jiang, P.; Jiang, B., 2013. Self-assembled selfcleaning broadband anti-reflection coatings. Colloids and Surfaces a-Physicochemical and Engineering Aspects, 439, 84-100.
  • Bardosova, M.; Pemble, M. E.; Povey, I. M.; Tredgold, R. H., 2010. The Langmuir-Blodgett Approach to Making Colloidal Photonic Crystals from Silica Spheres. Advanced Materials, 22, 3104-3124.
  • Bartlett, A. P.; Pichumani, M.; Giuliani, M.; GonzalezVinas, W.; Yethiraj, A., 2012. Modified Spin-coating Technique to Achieve Directional Colloidal Crystallization. Langmuir, 28, 3067-3070.
  • Bowden, N.; Choi, I. S.; Grzybowski, B. A.; Whitesides, G. M., 1999. Mesoscale self-assembly of hexagonal plates using lateral capillary forces: Synthesis using the "capillary bond". Journal of the American Chemical Society, 121, 5373-5391.
  • Breault-Turcot, J.; Masson, J.-F. , 2012. Nanostructured substrates for portable and miniature SPR biosensors. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 403, 1477- 1484.
  • Burrs, S. L.; Vanegas, D. C.; Bhargava, M.; Mechulan, N.; Hendershot, P.; Yamaguchi, H.; Gomes, C.; McLamore, E. S., 2015. A comparative study of graphene-hydrogel hybrid bionanocomposites for biosensing. Analyst, 140, 1466-1476.
  • Cabrera, E. J.; Jaller, L. M.; Amade, R.; Portal, S. M.; Pascual, E.; Bertran, E., 2013. Photonic Characteristics of Langmuir-Blodgett Self-Assembled Monolayers of Colloidal Silica Particles. Nanoscience and Nanotechnology Letters, 5, 41-45.
  • Choi, D. G.; Yu, H. K.; Jang, S. G.; Yang, S. M., 2004. Colloidal lithographic nanopatterning via reactive ion etching. Journal of the American Chemical Society, 126, 7019-7025.
  • Chung, J. W.; Bernhardt, R.; Pyun, J. C., 2006. Sequential analysis of multiple analytes using a surface plasmon resonance (SPR) biosensor. Journal of Immunological Methods, 311, 178-188.
  • Dahoumane, S. A.; Wijesekera, K.; Filipe, C. D. M.; Brennan, J. D., 2014. Stoichiometrically controlled production of bimetallic Gold-Silver alloy colloids using micro-alga cultures. Journal of Colloid and Interface Science, 416, 67-72.
  • Fenollosa, R.; Meseguer, F., 2003. Non-close-packed artificial opals. Advanced Materials, 15, 1282.
  • Gozubenli, N.; Yasun, E.; Boskic, L. , 2018. Fabrication of nanoporous film by transfer of colloidal particles and application to biomacromolecules. Applied Nanoscience, 8, 739-750.
  • Grzybowski, B. A.; Stone, H. A.; Whitesides, G. M. , 2000. Dynamic self-assembly of magnetized, millimetresized objects rotating at a liquid-air interface. Nature, 405, 1033-1036.
  • Holtz, J. H.; Asher, S. A., 1997. Polymerized colloidal crystal hydrogel films as intelligent chemical sensing materials. Nature, 389, 829-832.
  • Homola, J., 2006. Surface plasmon resonance (SPR) biosensors and their applications in food safety and security. Frontiers in Planar Lightwave Circuit Technology Design, Simulation, and Fabrication, 216, 101-118.
  • Hou, Y. H.; Han, X. Y.; Chen, J.; Li, Z. L.; Chen, X. C.; Gai, L. G., 2013. Isolation of PCR-ready genomic DNA from Aspergillus niger cells with Fe3O4/SiO2 microspheres. Separation and Purification Technology, 116, 101- 106.
  • Hur, J.; Won, Y.-Y., 2008. Fabrication of high-quality nonclose-packed 2D colloid crystals by template-guided Langmuir-Blodgett particle deposition. Soft Matter, 4, 1261-1269.
  • Imura, Y.; Nakazawa, H.; Matsushita, E.; Morita, C.; Kondo, T.; Kawai, T., 2009. Characterization of colloidal crystal film of polystyrene particles at the airsuspension interface. Journal of Colloid and Interface Science, 336, 607-611.
  • Jain, S.; Cwang, C.; Adeyeye, A. O., 2008. Magnetoresistance behavior of ferromagnetic nanorings in a ring-wire hybrid configuration. Nanotechnology, 19.
  • Jang, S. G.; Choi, D.-G.; Heo, C.-J.; Lee, S. Y.; Yang, S.-M., 2008. Nanoscopic Ordered Voids and Metal Caps by Controlled Trapping of Colloidal Particles at Polymeric Film Surfaces. Advanced Materials, 20, 4862.
  • Jiang, H.; Yu, K.; Wang, Y., 2007. Antireflective structures via spin casting of polymer latex. Optics Letters, 32, 575-577.
  • Jiang, P., 2006. Large-Scale Fabrication of Periodic Nanostructured Materials by Using Hexagonal NonClose-Packed Colloidal Crystals as Templates. Langmuir, 22, 3955-3958.
  • Jiang, P.; Bertone, J. F.; Hwang, K. S.; Colvin, V. L., 1999. Single-crystal colloidal multilayers of controlled thickness. Chemistry of Materials, 11, 2132-2140.
  • Jiang, P.; Mcfarland, M. J., 2004. Large-Scale Fabrication of Wafer-Size Colloidal Crystals, Macroporous Polymers and Nanocomposites by Spin-Coating. Journal of the American Chemical Society, 126, 13778- 13786.
  • Kim, J. J.; Li, Y.; Lee, E. J.; Cho, S. O., 2011. Fabrication of Size-Controllable Hexagonal Non-Close-Packed Colloidal Crystals and Binary Colloidal Crystals by Pyrolysis Combined with Plasma−Electron Coirradiation of Polystyrene Colloidal Monolayer. Langmuir, 27, 2334-2339.
  • Kim, S.-H.; Lim, J.-M.; Lee, S.-K.; Heo, C.-J.; Yang, S.-M., 2010. Biofunctional colloids and their assemblies. Soft Matter, 6, 1092-1110.
  • Lee, C. K.; Tseng, H. Y.; Lee, C. Y.; Wu, S. Y.; Chi, T. T.; Yang, K. M.; Chou, H. Y. E.; Tsai, M. T.; Wang, J. Y.; Kiang, Y. W.; Chiang, C. P.; Yang, C. C., 2010. Characterizing the localized surface plasmon resonance behaviors of Au nanorings and tracking their diffusion in bio-tissue with optical coherence tomography. Biomedical Optics Express, 1, 1060- 1074.
  • Li, N.; Schwartz, M.; Ionescu-Zanetti, C., 2009. PDMS Compound Adsorption in Context. Journal of Biomolecular Screening, 14, 194-202.
  • Li, X.; Wang, T.; Zhang, J.; Yan, X.; Zhang, X.; Zhu, D.; Li, W.; Zhang, X.; Yang, B., 2010. Modulating TwoDimensional Non-Close-Packed Colloidal Crystal Arrays by Deformable Soft Lithography. Langmuir, 26, 2930-2936.
  • Liu, X.; Choi, B.; Gozubenli, N.; Jiang, P., 2013. Periodic arrays of metal nanorings and nanocrescents fabricated by a scalable colloidal templating approach. Journal of Colloid and Interface Science, 409, 52-58.
  • Malet, F.; Pi, M.; Barranco, M.; Lipparini, E.; Serra, L., 2006. Optical response of two-dimensional fewelectron concentric double quantum rings: A localspin-density-functional theory study. Physical Review B, 74.
  • Middleman, S., 1987. The effect of induced air -flow on the spin coating of viscous liquids: Journal of Applied Physics. 62.
  • Ren, Y.; Adeyeye, A. O., 2009. Magnetic spin states and vortex stability control in elongated Ni(80)Fe(20) nanorings. Journal of Applied Physics, 105.
  • Srivastava, S. K.; Gupta, B. D., 2011. A Multitapered FiberOptic SPR Sensor With Enhanced Sensitivity. Ieee Photonics Technology Letters, 23, 923-925.
  • Stöber, W.; Fink, A.; Bohn, E., 1968. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range. Journal of Colloid and Interface Science, 26, 62-69.
  • Tao, A.; Kim, F.; Hess, C.; Goldberger, J.; He, R. R.; Sun, Y. G.; Xia, Y. N.; Yang, P. D., 2003. Langmuir-Blodgett silver nanowire monolayers for molecular sensing using surface-enhanced Raman spectroscopy. Nano Letters, 3, 1229-1233.
  • Toma, M.; Knoll, W.; Dostalek, J., 2012. Bragg-Scattered Surface Plasmon Microscopy: Theoretical Study. Plasmonics, 7, 293-299.
  • Wu, H.-C.; Chien, H.-H.; Ma, K.-J.; Bao, M.-D.; Ho, Y.-H., 2012. Fabrication of Cr nanoring arrays by nanosphere lithography for light extraction. Optoelectronics and Advanced Materials-Rapid Communications, 6, 1019-1025.
  • Yang, H.; Gozubenli, N.; Fang, Y.; Jiang, P., 2013. Generalized Fabrication of Monolayer NonclosePacked Colloidal Crystals with Tunable Lattice Spacing. Langmuir, 29, 7674-7681.
  • Yang, H.; Jiang, P., 2013. Large-Scale Colloidal SelfAssembly by Doctor Blade Coating. Langmuir, 26, 13173-13182.
  • Zhang, J.-T.; Wang, L.; Luo, J.; Tikhonov, A.; Kornienko, N.; Asher, S. A., 2011. 2-D Array Photonic Crystal Sensing Motif. Journal of the American Chemical Society, 133, 9152-9155.
Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

TUSAGA-Aktif Noktaları Kullanılarak Bölgesel TEC Değerinin Belirlenmesi

Sercan BÜLBÜL

Sınır Elemanları Yöntemiyle MEMS Plakası Dışında Oluşan Manyetostatik Potansiyel Analizi

Ramazan SOLMAZ, Fevzi HANSU

Rijitleştirme Levhalı Sıvı Depolama Tankının Yapısal Davranışının Dalga Yükü Altında İncelenmesi

Mehmet Erkan EFE, Kılıç Yasin ARSLAN, İlyas Devran ÇELİK, Tevfik Burak KOCAMAN

Koloidal Tek Tabaka Transferine Dayalı MetalikNano Şablonların Biyosensör Yüzeyler Olarak Hazırlanması

Numan GÖZÜBENLİ

Kesirli Mertebe Kısmi Diferensiyel Denklemlerin Ayrık Homotopi Perturbasyon Metodu ile Çözümü

Figen ÖZPINAR

Sosyal Medyanın Gönüllü Coğrafi Veri Olarak Kullanımı ve Sosyal Medya Verilerinden Coğrafya Sözlüğü Üretimi

Himmet KARAMAN, Ayşe Giz GULNERMAN

Taşıtlarda Farklı Frenleme Basınçlarında Yakıt Tüketimi ve Fren Kuvvetlerinin Karşılaştırılması

Hüseyin BAYRAKÇEKEN, Faruk Emre AYSAL, Tuğçe TÜRKBAY, Hicri YAVUZ

Öğütülmüş Kolemanit Minerali İkameli Beton Yollardaki Aşınma Kaybının Araştırılması

Cuma KARA, Tuba KÜTÜK-SERT, Sezai KÜTÜK

Farklı Mineral Katkılı Kendiliğinden Yerleşen Betonların Taze ve Sertleşmiş Özellikleri

Cenk KARAKURT

Yeşilırmak Nehri Akış Verisi Tahmininin Yapay Sinir Ağları Kullanılarak Karınca Aslanı Algoritması ile Zaman Gecikmesi Boyutunun Optimizasyonu

Fatih Ahmet ŞENEL, Tülay Suğra KÜÇÜKERDEM ÖZTÜRK, Kemal SAPLIOĞLU