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
- Tez No: 216738
- Danışmanlar: PROF.DR. CAFER TOPAÇLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Kimya, Physics and Physics Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Bu tez çalışmasında, organik film büyütme tekniklerinden birisi olan Langmuir- Blodgett (LB) film hazırlama tekniği kullanılarak nanometre mertebesinde organik ultra ince filmler üretilmiş ve bu filmlerin kırmızı-altı spektroskopisi ve X-ışınları kırınım yöntemi kullanılarak karakterizasyonu yapılmıştır. Langmuir-Blodgett, bir sıvı yüzeyinde kararlı halde bulunan birbirlerine göre belli bir yönelime sahip amfibi moleküllerinin tek bir molekül kalınlığında katmanlar oluşturacak şekilde katı bir alttaş üzerine kaplanması temeline dayanan bir ince film hazırlama tekniğidir. Oldukça yüksek teknolojinin kullanıldığı bu yöntem ile düzgün ve kontrol edilebilir bir kalınlıkta kaliteli ince filmler üretilebilir. Bu tez çalışmasında orijinal sentezlenmiş iki farklı organik molekül ile çok katlı Langmuir- Blodgett filmler üretilmiş daha sonra bu filmlerin karakterizasyonu yapılmıştır. Çalışmanın başlangıcında Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Kimya Bölümü'nden temin edilen 12,13-bis(hydroxyimino)-11,14-diazatetracosane (DTC) ve 4,5- bis(dodecyloxy)phthalic acid (DPA) örnekleri ile Langmuir filmleri oluşturulmuş ve her biri için kaydedilen izotermler ayrıntılı olarak incelenerek film yapımı sırasında kullanılması gereken biriktirme parametrelerine ulaşılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde DTC örneği kullanılarak 4, 10, 15, 20 katlı LB filmler biriktirilmiş ve KBr geçirgenlik spektrumu yardımı ile kırmızı-altı işaretlemeleri yapılmıştır. Aynı işaretlemeler biriktirilen filmler ile p-kutuplu ve geliş açısı 80º olacak şekilde Yansıma Geçirgenlik Tekniği (GAIR) ve Çok Katlı Yansıma ve Soğurma Tekniği (HATR) spektrumları yardımı ile de yapılmıştır. Böylece LB filmlerin fonksiyonel gruplarına ait titreşim bandları bulunmuştur. Daha sonra bu iki spektrum nitel olarak karşılaştırılarak bu fonksiyonel grupların ve molekülün yapısında bulunan alkil zincirlerin alttaşa göre yönelimi hakkında bilgi edinilmiştir. DTC örneği için ayrıca GAIR spektrumlarının dik-iniş metodu kullanılarak benzetişimi yapılmış ve n (kırma indisi), k (sönüm sabiti) gibi optiksel parametreler bulunarak, bu parametreler yardımıyla teorik spektrumlar elde edilmiştir. Deneysel verilerden DTC molekülüne ait LB filmindeki alkil zincirlerin hemen hemen hepsinin düzenli olarak trans konumda yöneldiği saptanmıştır. Ayrıca katman sayısı arttığında, alkil zincirlerin alttaş normali ile yaptığı açı değerinin arttığı görülmüştür. Metilin makaslama titreşiminin ( ? (CH2)) iki farklı dalgasayısına yarılması ile bu örneğe ait alkil zincirlerin ortorombik olarak paketlendiği sonucuna varılmıştır. Tez çalışmasının ikinci aşamasında DPA molekülü ile üretilen LB filmlerin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, bu örnek ile LB film oluşturmak için tekkatman davranışları incelenerek LB film biriktirme parametreleri bulunmuştur. Daha sonra 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50 kat sayılarında biriktirilmiş LB filmlerin kırmızıaltı incelemesine geçilmiştir. KBr katı disk içerisinde hazırlanan DPA molekülünün geçirgenlik ve LB filmlerin p-kutuplu 80° geliş açılı GAIR ve HATR spektrumları alınarak örneğin kırmızı-altı işaretlemeleri yapılmıştır. Bu molekülün LB filmlerinin GAIR ve HATR spektrumlarındaki fonksiyonel gruplara ait titreşimlerin şiddetlerindeki değişimler kullanılarak molekülün yapısında bulunan alkil zincirlerin alttaşın normaline göre yönelimi belirlenmeye çalışılmıştır. Metilin gruplarına ait gerilme titreşimlerinin ( ? (CH2)) katman sayısı arttığında düşük dalgasayısına kayması, alkil zincirlerin oldukça düzenli bir şekilde yöneldiğini göstermektedir. Metilin grubuna ait bükülme titreşimine ( ? (CH2)) ve bu gruba ait sallanma titreşimine ( ? r(CH2)) ait soğurmanın 1465 cm-1'de ve 721 cm-1`de tek soğurma bandı olarak çıkması DPA alkil zincirlerinin triklinik yapıda paketlendiğini göstermektedir. 1850 ve 1755 cm-1'de DPA LB filminin GAIR ve HATR spektrumlarında çıkan iki yeni pik, karboksilik asitlerin baş gruplarının beş üyeli anhidrit yapısı oluşturduğunu göstermektedir. Ayrıca GAIR spektrumları ile HATR spektrumlarının nitel olarak karşılaştırılmasından DPA LB filmine ait alkil zincirlerin alttaş normaline göre hemen hemen dik konumda yöneldiği tespit edilmiştir. Tez çalışmasının son bölümünde ise, 50 kat LB filmine ait p-kutuplu geliş açısı 80° olan GAIR spektrumunun DTC örneğinde olduğu gibi benzetişimi yapılarak optiksel sabitleri bulunmuş ve teorik spektrum elde edilmiştir. Ayrıca x-ışınları kırınım yöntemi ile DPA örneğine ait 25, 30 katlı LB filmlerin kırınım desenleri kaydedilmiştir. Bragg Kırınım Yasasını kullanarak LB filmlerin katmanları arasındaki uzunluk 43 - 45 Å arası bir değer bulunmuştur. CPK modellemesi ile molekül tamamen uzatıldığında yaklaşık 23.02 Å olarak bulunan bir molekül uzunluğu değerinin x-ışınlarından bulunan uzunluk değeri ile karşılaştırıldığında, DPA örneğine ait Z-Tipi biriktirme türü olarak kaplandığı düşünülen filmlerin aslında Y-Tipi biriktirme şeklinde olduğu sonucu ortaya çıkmıştır. Bu sayede alkil zincir uzunluğu x-ışınları kırınım yöntemi kullanılarak 21 - 22 Å olarak bulunmuştur. Bulunan bu değer sayesinde alkil zincirlerinin alttaş yüzeyinin normali ile hafif eğimli bir açı yapmış olduğu ve tilt açısı dediğimiz bu değerin katman sayılarına göre 12 ? 16° arasında olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Langmuir-Blodgett Filmler, FTIR spektrumu, dik-iniş metodu, vic-dioksimler, X-ışını kırınım yöntemi.
Özet (Çeviri)
In this study, nano scaled organic ultra thin films were produced by using Langmuir-Blodgett (LB) film preparation method, which is one of the best organic film growth technique. These films were characterized by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) techniques. Langmuir-Blodgett (LB) film preparation technique is a method which depends on the basis of depositing the amphiphi molecules on a solid substrate to form a monolayer with the tickness of only one molecule. Thin films of good quality can produced having arranged and controlable thickness with this technique in which a quite high technology is used. In this thesis, multilayered LB films were produced with originally synthesized two organic molecules and characterized. At the begining of the study, Langmuir monolayers were produced with 12,13- bis(hydroxyimino)-11,14-diazatetracosane (DTC) and 4,5-bis(dodecyloxy)phthalic acid (DPA) molecules, supplied from Gebze Institute of Thechnology, Department of Chemistry (GYTE), and the deposition parameters were reached by investigating the pressure-area isoterms of each sample in detail. Firstly, 4, 10, 15, 20 layers LB films were deposited with DTC molecule, and by using KBr pellet transmission spectrum infrared assignments of DTC molecule were obtained. Similar assignments were also made for LB films of DTC molecule by p-polarized 80° grazing angle infrared (GAIR) and horizontal attenuated total reflection (HATR) techniques. Then, the LB films vibration bands belonging functional groups and alkyl chain tilt, which bisects the C-C bonds and the surface normal, analysed by comparing HATR and GAIR spectra. Using steepest-descent minimization method, GAIR spectra of DTC LB films were simulated and optical parameters such as refraction index (n) and extinction coefficient (k) were obtained. Furthermore, the teoric infrared spectra were also plotted by the help of this parameters. Experimental results suggest that alkyl chains in DTC were nearly in all trans conformational state and the alkyl chain tilt is getting large, when the number of monolayer increased. The splitting of the bands of methylene scissoring mode ( ? (CH2)) indicates that in LB films of DTC alkyl chains are packed in orthorrombic structure. DPA LB films characterization were also done in the second section of thesis. First of all, deposition parameters were obtained by investigating of stability of monolayers for constitution of LB films. 5, 10, 15, 20, 25, 30, 50 layers LB films were deposited and, assignements of infrared bands of sample were investigated with both in a KBr pellet transmission spectra and p-polarized GAIR and HATR spectra. By comparison with this two spectra, alkyl chain orientation was tried to determined. The slightly downward shift of the methyelene streching vibrations ( ? (CH2)) are indicative of the increase in conformational order from gauce conformers to highly ordered trans conformers in the hydrocarbon chain with increasing number of layers. The singlet absorption of methyelene bending vibrations ( ? (CH2)) and rocking vibrations ( ? r(CH2)) indicated that LB films of DPA alkyl chain were packed in triclinic structure. The two new bands at 1850 ve 1755 cm-1 appeared in LB films of DPA suggested that the carbonly groups were bonded to the adjacent carbons of head groups and the carboxylic acids of heads groups are capable of forming five-membered cyclic anhydrides. Additionally, changes in intensity between GAIR and HATR spectra can indicate that the alkyl chains are almost perpendicular to the substrate in LB films. The GAIR spectra of DPA 50 layers LB film simulation procedure also was employed as DTC LB films simulated. Finally, The XRD measurements were recorded for 25, 30 layers LB films of DPA molecule. Using the Bragg Peaks, the d spacing in the LB films were found 43 - 45 Å and compared with the value found from Corey-Pauling Koltun (CPK) molecular model, which is 23.02 Å. This result showed that all the multilayer structure is YType, irrespective of transfer ratios, gained from Z-Type vertical deposition and, alkyl chain tilt angle varied 12 ? 16° according to the layer number. Therefore, the alkyl chains aligned almost vertically in the LB films. These results are in good agreement with the FTIR measurements. Keywords : Langmuir-Blodgett Films, FTIR Spectra, Steepest-descent Method, vic-dioximes, X-ray Diffraction.
Benzer Tezler
- 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
NİGAR BERNA KESİMLİ TEŞNELİ
Doktora
Türkçe
2005
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ARZU TOPAÇLI
- Bisfenol türevlerinin PAN katkılı nanofiberlerin üretimi ve kromat ekstraksiyonda kullanılması
Production of PAN-added nanofibers and use of bisphenol derivatives in chromate extraction
MUSTAFA MOHAMMED KAREEM KAREEM
- Nanoceria katalizörü ile üretilen reaktif türlerin süpürülme etkinliğinin ölçümü için yöntem geliştirilmesi
Development of a novel method to measure the scavenging activity of reactive species produced using nanoceria as a catalyst
GÖZDE MEDİHA KAMER
Doktora
Türkçe
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİRSEN DEMİRATA ÖZTÜRK
- Mağara bakterilerinden üretilen organik antibiyotiklerin antimikrobiyal ve antibiyofilm etkilerinin incelenmesi
Investigation of antimicrobial and antibiofilm effects of organic antibiotics produced from cave bacteria
KADRİYE BUŞRA KARATAY
Doktora
Türkçe
2024
Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik MikrobiyolojiEge ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAZİLET ZÜMRÜT BİBER MÜFTÜLER
- Piezomimetic ceramic production for bone biomaterial development
Kemik biyomalzemeleri geliştirme amaçlı piezomimetik seramik üretimi
AYBÜKE ÜRETMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULHALİM KILIÇ