Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Acar bozkurt P. (Yürütücü), Gümrah Ö.
Bu proje, biyokütle tabanlı öncü kaynaklardan karbon kuantum noktalarının (CQD'ler) sonokimyasal yöntem kullanılarak sürdürülebilir, çevre dostu ve tek adımda sentezlenmesini amaçlamaktadır. Karbon kuantum noktaları; üstün optik özellikleri, düşük toksisiteleri, yüksek biyouyumlulukları ve geniş uygulama alanları nedeniyle son yıllarda yoğun ilgi gören karbon bazlı nanomalzemeler arasında yer almaktadır. Bununla birlikte, yaygın olarak kullanılan hidrotermal ve solvotermal sentez yöntemleri uzun reaksiyon süreleri, yüksek enerji gereksinimi ve çok aşamalı işlem basamakları gibi çeşitli sınırlılıklar içermektedir. Bu proje kapsamında önerilen sonokimyasal yaklaşım, söz konusu sınırlılıkların aşılmasına yönelik yenilikçi ve sürdürülebilir bir alternatif sunmaktadır.
Projede karbon kaynağı olarak yüksek karbon içeriğine sahip ceviz kabuğu ile doğal olarak oksijen ve azot içeren fonksiyonel bileşikler bakımından zengin ebe gümeci (Malva sylvestris) bitkisi kullanılacaktır. Bu biyokütle kaynaklarının seçimi; yenilenebilir, düşük maliyetli ve atık temelli olmalarının yanı sıra, sentezlenen CQD’lerin yüzey kimyası ve optik özelliklerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilecek doğal bileşenler içermelerine dayanmaktadır.
Proje kapsamında biyokütle öncüleri uygun ön işlemlerden geçirildikten sonra prob tipi ultrasonik sistem kullanılarak sonokimyasal yöntemle CQD sentezi gerçekleştirilecektir. Ultrasonik kavitasyon sonucu oluşan yüksek enerjili mikroortamlar sayesinde karbonizasyon, çekirdek oluşumu ve yüzey fonksiyonelleşmesi tek adımda gerçekleştirilecek; böylece ilave karbonizasyon veya karmaşık çok aşamalı sentez süreçlerine ihtiyaç duyulmadan karbon kuantum noktaları elde edilecektir. Sentez parametrelerinin optimize edilmesi amacıyla ultrasonik işlem koşulları ve biyokütle kompozisyonları sistematik olarak incelenecektir.
Elde edilen karbon kuantum noktalarının yapısal, morfolojik, yüzey kimyasal ve optik özellikleri UV-Vis, fotolüminesans (PL), FTIR, Raman, XRD, SEM/TEM ve zeta potansiyel analizleri kullanılarak kapsamlı şekilde karakterize edilecektir. Böylece sentez koşulları ile parçacık boyutu, yüzey fonksiyonel grupları ve optik performans arasındaki yapı–özellik ilişkileri ortaya konulacaktır.
Proje sonucunda, biyokütle tabanlı kaynaklardan yüksek performanslı karbon kuantum noktalarının enerji verimli ve çevre dostu bir yöntemle üretimine yönelik özgün bir sonokimyasal sentez yaklaşımının geliştirilmesi hedeflenmektedir. Elde edilecek bulguların sürdürülebilir nanomalzeme üretimi alanına katkı sağlaması, sonokimyasal CQD sentezine ilişkin bilimsel bilgi birikimini artırması ve çevresel uygulamalar, sensör teknolojileri, biyogörüntüleme ve enerji sistemleri gibi alanlarda gerçekleştirilecek ileri araştırmalara altyapı oluşturması beklenmektedir.