Organik ince filmlerin gaz sensör karakterizasyonu ve kinetik mekanizmalarının incelenmesi.

Abstract

Bu çalışmada, piren etiketli polistiren (PS) molekülleri sensör maddesi olarak seçilmiş ve nano boyutlarda ince film tabakaları Langmuir-Blodgett ince film ve Spin Kaplama tekniği ile üretilmiştir. Elde edilen ince filmlerin karakterizasyonu, UV-görünür Spektroskopisi, Kuartz Kristal Mikrobalans (QCM), Yüzey Plazma Rezonansı (SPR), Atomik Kuvvet Mikroskopi (AFM) teknikleri ile takip edilmiştir. Üretilen bu ince filmlerin gaz etkileşme özellikleri için QCM ve SPR teknikleri kullanılmış ve organik uçucu buharlara karşı olan sensör özellikleri incelenmiştir. Elde edilen polimer filmlerinin gaz sensörü olarak kullanılabilecekleri gösterilmiş ve aynı zamanda sensör uygulaması sırasındaki kinetik süreçler modellenerek difüzyon katsayıları hesaplanmıştır. Gaz ölçümlerindeki etkileşim sonuçları arasındaki ilişki, erken-zaman Fick yasası ile doğrusal olduğu gözlemlenmiş ve difüzyon katsayıları Fick yasası yardımıyla hesaplanmıştır.Gaz etkileşme özellikleri, ince filmlerin, test edilen gazların incelenen derişim aralıklarında bu gazlara karşı duyarlı, geri dönüşümlü ve tekrarlanabilir tepkiler verdiği gözlenmiştir. Etkileşmeler kırıcılık indisleri, çözünürlük parametreleri, viskozite ve molar hacimleri cinsinden yorumlanmıştır. Sensör uygulamalarında yüksek molekül ağırlıklı PS ince filmlerin organik buhar difüzyonunun düşük molekül ağırlıklı olanlardan daha duyarlı olduğu gözlemlenmiştir. Bu polimer türevlerinin sensör maddesi olarak potansiyel uygulama alanına sahip olacağı bu çalışma ile ortaya çıkmıştır.

In this study, pyrene-labelled polystyrene (PS) molecules were selected as sensor material and nano-scale thin film layers were produced with Langmuir-Blodgett and Spin Coating techniques. Characterization of thin films produced by the UV-visible Spectroscopy, Quartz Crystal Microbalance (QCM), Surface Plasma Resonance (SPR), Atomic Force Microscopy (AFM) techniques were followed. Gas interaction properties of these thin films were used QCM and SPR techniques and the gas sensor properties were investigated against of volatile organic vapors. The resulting polymer films shown to be used as gas sensors and also diffusion coefficients calculated by the modeled kinetic processes during sensor application. The relationship between the results of measurement of gas diffusion interaction was observed linear early-time Fick?s law and the diffusion coefficients were calculated with the Fick?s law.Thin films which the gas sensing properties have been investigated were found to be sensitive to these analyte gases within the investigated range of concentration, and were giving reversible and reproduceable responses. Gas sensing properties were investigated in terms of refractive indeces, solubility parameters, viscosity and molar volumes of the analyte gases. The PS thin films which have high-molecular-weight of the organic vapor diffusion was observed to be more sensivite to low-molecular-weight ones. Owing to this study, these polymer derivatives have found potential applications as a sensor material.