Hastalıkların non-invaziv tanısında nefes biyobelirteçlerinin tespiti için metal oksit gaz sensörlerinin incelenmesi ve geliştirilmesi

Tez Türü: Bütünleşik Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Ayhan Çelik

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: YÖK 100/2000 Programı

Özet:

Nefes analizi ile hastalık teşhisi için bu tez çalışmasında yeni metal oksit gaz sensörlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla mide-bağırsak hastalıklarında nefes biyobelirteçi olarak bulunan hidrojen gazına duyarlı metal oksit-karbon-polimer ilişkisi incelenmiş ve oda sıcaklığında hızlı tepki ve iyileşme süreleri ile yüksek tepki veren iki ayrı fazda (anataz ve rutil) olmak üzere grafen oksit(GO)-kitosan(CS)/TiO2 hibrit gaz sensörlerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Hidrojen gazına oda sıcaklıklarında yüksek duyarlılığa sahip, tepki ve iyileşme sürelerinin kısa olduğu TiO2 gaz sensörleri geliştirilmiştir. Yöntem olarak silisyum alttaşlar üzerine RF Saçtırma metodu ile yaklaşık TiO2 ince filmler büyütülmüştür. Ardından TiO2 filmlerin pristin fazından anataz ve rutil fazlarına dönüşümünü sağlamak amacıyla tavlama işlemi uygulanmıştır. Tepki süreleri ve oda sıcaklığında yüksek hassasiyet için bu filmler üzerine damlatma kaplama tekniği ile farklı oranlarda karıştırılan grafen oksit ve kitosan kompozit çözeltiler ile kaplanmış ve UV ışına maruz bıraılarak grafem oksitlerin indirgenmiş grafen oksite dönüşümü sağlanmıştır. Ardından film yüzeyerine termal buharlaştırma yöntemi ile altın interdijital elektrodlar büyütülmüştür. Hazırlanan sensörler oda sıcaklığında, 100 °C, 200 °C ve 300 °C de farklı 5000 ppm hidrojen gazına verdikleri tepkiler ölçülmüştür.Bu çalışmada, rutil fazın anatazdan daha iyi tepki verdiği tespit edilmiştir. Ayrıca kitosan ve indirgenmiş grafen oksitin belirli sıcaklıklarda H2 gazına salt TiO2'ye nazaran daha yüksek tepki verdiğini gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan karakterizasyonlar (XRD, FT-IR, Mikro-Raman, SEM-EDS, TEM, Temas Açısı, 3D Profilometre, UV-VIS, PL, I-V) filmlerin beklenen doğrultuda elde edildiğini doğrulamıştır.Sonuçlar yapılan işlemlerin oda sıcaklığında yüksek hassasiyete sahip hızlı tepki ve iyileşme süreleri ile metal oksit-karbon-polimer hibrit yarıiletken sensörlerin geliştirilebildiğini doğrulamaktadır. Elde edilen sensörler ile mide-bağırsak hastalıklarında hidrojen nefes biyobelirteci için metal oksit-karbon-polimer bazlı hibrit yarı iletken sensörlerin e-burunlarda kullanılabilirliği önerilmektedir.