Geri Dön

Bazı organik moleküller ile Langmuir-Blodgett filmlerinin hazırlanması ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi

The preperation of Langmuir-Blodgett films with some organic molecules and investigation of their electrical properties

  1. Tez No: 197165
  2. Yazar: NİGAR BERNA KESİMLİ TEŞNELİ
  3. Danışmanlar: PROF.DR. ARZU TOPAÇLI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Langmuir-Blodgett filmler, basınç-alan izotermleri, tek-katmandavranışı, piroelektrik davranış, piroelektrik etki mekanizması, dielektrik sabiti, yarar kesri, Langmuir-Blodgett films, monolayer behaviour, pyroelectric behaviour, the pyroelectric effect mechanism, dielectric coefficient, figure of merit
  7. Yıl: 2005
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 202

Özet

Langmuir-Blodgett film hazırlama tekniği bir sıvı yüzeyinde kararlı halde bulunanbirbirlerine göre belli bir yönelime sahip amfibi moleküllerinin tek bir molekülkalınlığında katmanlar oluşturacak şekilde katı bir alttaş üzerine kaplanmasıtemeline dayanan bir ince film hazırlama tekniğidir. Oldukça yüksek teknolojininkullanıldığı bu teknik ile düzgün ve kontrol edilebilir bir kalınlıkta kaliteli ince filmlerüretilebilir. Bu tez çalışmasında orijinal sentezlenmiş bir grup organik molekül ileçok katlı Langmuir-Blodgett filmler üretilmiş ve yarı-statik piroelektrik ölçümyöntemi ile bu filmlerin piroelektrik aktivite gösterip göstermediği test edilmiştir.Çalışmanın başında bu moleküllerin Langmuir-Blodgett tekniği ile film hazırlamaişlemlerinde kullanılmaya uygun olup olmadığının belirlenmesi için örneklerinbasınç-alan izotermleri kaydedilerek gerekli karakterizasyon çalışmalarıyapılmıştır. Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Kimya Bölümü'nden temin edilen 12orijinal örneğin Langmuir filmleri ilk kez oluşturulmuş ve her biri için kaydedilenizotermler ayrıntılı olarak incelenerek film yapımı sırasında kullanılması gerekenbiriktirme parametrelerine ulaşılmıştır.Langmuir-Blodgett filmlerin biriktirilmesinde arafaz sıvısı üzerinde yüzen tek-katmanların kararlılığı büyük önem taşır. Tek-katmanların kararlılığını etkileyen enönemli etkenlerin başında da arafaz sıvısının pH'ı gelir. Kullanılacak olan örneklerarasından seçilen bir grup için tek-katman kararlılığı arafaz sıvısının pH'ına bağlıolarak incelenmiştir. İnceleme sonucunda bu örneklerin en kararlı olduğu durumunarafaz sıvısı pH'ı 7.75 iken elde edildiği sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca, aynıörnekler ile farklı metal iyonları içeren arafaz sıvıları kullanılarak kaydedilenizotermlerden yararlanılarak örneklerin bileşik oluşturma davranışları incelenmiştir.Yapılan gözlemler sonucunda arafaz sıvısı içerisine eklenen metal iyonunun, iyonkonsantrasyonunun, bileşik oluşturma süresinin ve karşıt iyonun örneklerin bileşikoluşturma davranışlarını önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir.Daha sonra elimizde bulunan örnekler kullanılarak birbirinden farklı 14 adet çokkatlı Langmuir-Blodgett film hazırlanmıştır. Hazırlanan bu filmlerden 2 tanesi tektür molekül kullanılarak biriktirilmiş filmlerdir. 12,13-bis(hidroksiimino)-11,14-diazatetrakosan (DTC) ve 14,15-bis(hidroksimino)-13,16-ditiaoktakosan (DOC) ilebüyütülen bu filmlerin Y-tipi birikerek merkezi simetrik filmler oluşturduğugözlenmiş ve piroelektrik aktivite göstermediği belirlenmiştir. Çift malzemekullanılarak üretilen diğer 12 filmden 4 tanesinde (DTC/1,3-di(dodesiloksi)-2-propanol (399-582-1), 3,4-di(dodesiloksi)anilin (395-523)/399-582-1, metil-4-(13,17-dioksanonakosan)benzoik asit (399-824)/399-582-1, 1,2-di(heksadesiloksi)-4,5-dinitrobenzen (399-577)/4,5-di(heksadesiloksi)1,2-benzendiamin (399-578))atılan tüm elektrotların kısa devre olduğu görülmüş; 2 tanesinde ise (DTC/399-578, 399-824/1,2-bis(dodesiloksi)-4,5-diaminobenzen (399-571)) biriktirmeproblemleri yaşanmıştır. Bu sonuçlar filmleri oluşturan çiftlerin kaliteli Langmuir-Blodgett filmler elde etmek için bir arada kullanılmaya uygun çiftler olmadığınıgöstermiştir. 1,2-di (dodesiloksi)-4-nitrobenzen (399-522)/395-523,399-824/395-523, kaliks[8]asit/395-523 ve kaliks[8]asit/Kaliks[8]amin çiftlerinin kullanıldığı 4 filmgrubu için yapılan ölçümler ise örneklerin sıcaklık değişimine tepki vermediğiniyani piroelektrik davranış göstermediğini ortaya koymuştur. Ancak 399-824/399-578 örnek çifti ile üretilen filmlerin piroelektrik aktiviteye sahip olduğu belirlenmiştir.Bu filmler oda sıcaklığı civarında seçilen sıcaklık değeri etrafında ±0.5ºC'lik ısıtmave soğutmalara maruz bırakılıp filmin alt ve üst kısmında bulunan alüminyumelektrotların kısa devre edilmesi ile oluşturulan kapalı devre akımı takip edildiğindepiroelektrik davranışın tipik göstergesi olan kare dalga formundaki akım profillerielde edilmiştir. Sıcaklık ve akım profilleri üzerinden ölçülen toplam sıcaklıkdeğişimi, tepeden tepeye akım değerleri ve elektrot alanı kullanılarak örneklere aitpiroelektrik katsayılar hesaplanmıştır. 399-824/399-578 filmi için bu değer 0.70µCm-2K-1 olarak belirlenmiştir. Fakat hem 399-578 hem de 399-824 örnekleri ileyaşanan bazı problemler bu çift ile çalışmaların sürdürülmesini engellemiştir.Araşidik Asit (AA)/399-571 çifti yapılan çalışma boyunca piroelektrik aktivitegösterdiği belirlenen ikinci gruptur. Bu çift ile 11,15, 21, 25 ve 31 katlı LB filmlerhazırlanmıştır. Üretilen filmler için 17, 22, 27, 32 ve 37ºC sıcaklıklar etrafındasıcaklık ve akım profilleri kaydedilmiş ve elde edilen tüm grafiklerde piroelektrikdavranış açık olarak gözlenmiştir. Ayrıca piroelektrik katsayının artan katmansayısı ve sıcaklık ile arttığı belirlenmiştir. Elde edilen en yüksek değer ise 31 katlıfilm için 37ºC'de 4.63µC m-2K-1 olarak bulunmuştur.AA/399-571 çifti ile hazırlanan filmler için piroelektrik davranışın belirlenmesindensonra örneklerin kapasitans ve dielektrik kayıp tanjantı ölçümleri de yapılmış veelde edilen sonuçlar kullanılarak filme ait yarar kesri ve dielektrik sabiti değerlerihesaplanmıştır. 25 katlı film için 27ºC'de belirlenen dielektrik sabiti 2.47, yararkesri değeri ise 6.69µC m-2K-1 `dir.

Özet (Çeviri)

Langmuir-Blodgett film preperation technique is a method which depends on thebasis of depositing the amphiphi molecules on a solid substrate to form amonolayer with the thickness of only one molecule. These amphiphi moleculeshave certain orientation relative to each other and remain stable on a liquidsubphase before deposition. Thin films of good quality can produced havingarranged and controlable thickness with this technique in which a quite hightechnology is used. In this study, multilayered Langmuir-Blodgett films areproduced with a gruop of originaly synthesized organic molecules and pyroelectricactivitiy of these films are tested with the quasi-static pyroelectric measurementmethod.At the beginnig of the study, to determine if these molecules are appropriate forusing in the film preparation process with Langmuir-Blodgett thecnique thepressure-area isotherms of the samples are recorded and requiredcharacterisation studies are done. The Langmuir films of 12 original sampleprovided from Gebze Institute of Thecnology, Department of Chemistry are formedfor the first time and the deposition parameters that will need during the filmproduction are determined by investigating the isotherms of each sample in detail.The stability of the floating monolayers on subphase has a great importance at thedeposition of Langmuir-Blodgett films. The pH of the subphase is the one of themost important factor that effects the stability of monolayer. The monolayerstability were investigated due to the pH of the subphase for a chosen group. As aresult of investigations the most stable conditions for these samples were obtainedat the subphase having 7.75 pH value. Furthermore the complexation behaviour ofthe same samples were investigated by the help of the isotherms recorded onsubphases containing different metal ions. It is showed that the metal ions, ionconcentration, complexation time and the counter ions play important roles for thecomplexation behaviour of these ligands at the end of the observations.14 different multilayered Langmuir-Blodgett films were prepared with the samplesthat we have. The two of these films are deposited with using only one type ofmolecule. These films were deposited with 12,13-bis(hydroxyimino)-11,14-diazatetracosane(DTC) and 14,15-bis(hydroxyimino)-13,16-dithiaoctacosane(DOC). They formed Y-type centrosymetric films and were determined not havingpiroelectric activity. The other 12 films were produced with duoble materials. All ofthe electrodes of 4 films (DTC/1,3-di(dodecyloxy)-2-propanol(399-582-1), 3,4-di(dodecyloxy)aniline(395-523)/399-582-1, methyl-4-(13,17-dioxanonacosane)benzoic acid (399-824)/399-582-1, 1,2-di(hexadecyloxy)-4,5-dinitrobenzene(399-577)/4,5-di(hexadecyloxy)-1,2-benzenediamine(399-578) were short circuited andthe deposition problems were seen on the 2 (DTC/399-578, 399-824/1,2-bis(dodecyloxy)-4,5-diaminobenzene(399-571)) of them. These results showedthat the used couples on those 6 films were not appropriate for using together toform good quality Langmuir-Blodgett films. The measurements done for the 4 filmsproduced by 1,2-di(dodecyloxy)-4-nitrobenzene(399-522)/395-523, 399-824/395-523, calix[8]acid/395-523 and calix[8]acid/calix[11]amine couples showed that thesamples don?t give response to the temperature changes and this means thesefilms are not pyroelectric. However the films produced with the 399-824/399-578couple were determined to have pyroelectric activity. These films were kept atcertain temperatures near room temperature and exposed to cooling and heatingprocedures around these temperatures. The square-wave formed current profileswhich are the typical sign of the pyroelectric behaviour were obtained when theclose circuit current was followed between the upper and lower aluminiumelectrodes of the film. By using the total temperature changes, the peak to peakcurrents measured from the temperature and current profiles and the knownelectrode area values the pyroelectric coefficients of the samples were calculated.This value for the 399-824/399-578 films is obtained as 0.70µC m-2K-1. But thestudies with these samples cannot be continued because of the problems seenboth on 399-824 and 399-578 samples.The Arachidic Acid (AA)/399-571 couple is the second group that exhibites thepyroelectric activity during these studies. 11, 15, 21, 25 and 31 layered LB filmswere prepared with this group. The temperature and current profiles wererecorded around 17, 22, 27, 32 ve 37ºC values for these prepared films and thepyroelectric behaviour is seen obviously from the obtained graphics. Moreover it isdetermined that the pyroelectric coefficient is increased by increasing the numberof layers and temperature. 4.63µC m-2K-1 is the biggest value obtained from the 31layered film at 37ºCAfter determining the pyroelectric behaviour for AA/399-571 films the capacitanceand the dielectric loss tangent measuremets were done for the same samples andthe results were used to calculate the figure of merit and dielectric constant valuesfor the films. The dielectric constant value is 2.47 and the figure of merit is 6.69µCm-2K-1 for the 25 layered film at 27ºC.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    216738

    Bazı organik moleküller ile üretilen langmuir-blodgett filmlerin moleküler yapılarının fourıer transform kırmızı-altı spektrometresi kullanılarak incelenmesi

    The investigation of molecular structure of langmuir-blodgett films of some organic molecules using fourier transform infrared spectroscopy

    MEHMET CİVAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. CAFER TOPAÇLI

  2. Tez No

    474225

    Bazı organik bileşik türevlerinden langmuir-blodgett filmlerinin üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of langmuir-blodgett films from some organic compound derivatives

    YUSUF AKBAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    KimyaBalıkesir Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜMİT ÇAKIR

    PROF. DR. MEHMET DOĞAN

  3. Tez No

    166658

    Alkil ftalodinitril türevlerinin sentezi ve ftalosiyaninlerinin hazırlanması

    Synthesis of the alkylphthalodinitrile derivatives and phthalocyanines

    HATİCE AKIN DİNÇER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. ESİN HAMURYUDAN

    PROF.DR. MAKBULE BURKUT KOÇAK

  4. Tez No

    250991

    Kimyasal çöktürme çamurlarının organik madde adsorpsiyonunda kullanımı

    Applicability of chemical precipitation sludges for organic matter adsorption

    EMİNE METİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OLCAY TÜNAY

  5. Tez No

    120066

    Organik bileşiklerin farklı adsorbentlere adsorpsiyon davranışlarının incelenmesi

    Investigation of adsorption behaviour of organic compounds on different adsorbents

    UMUT DERYA TURSUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZEKİ AKTAŞ

Geri Dön