Geri Dön

The investigation of thermo-responsive polymers exhibiting LCST with interactions between water molecules by quantum mechanical methods

LCST davranışı gösteren ısıya duyarlı polimerlerin su ile etkileşimlerinin kuantum mekanık yöntemlerle incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 776836
  2. Yazar: FATMA CAN KÜTÜK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NURCAN TÜZÜN, DR. ÖĞR. ÜYESİ BERKAY SÜTAY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 87

Özet

Düşük kritik çözelti sıcaklığında (LCST) yumaktan-küreciğe faz geçişini sergileyen ısıya duyarlı polimerler, akıllı malzemelerin geliştirilmesinde büyük ölçüde ilgi toplayan bir konu olmuştur. Sulu çözeltilerdeki LCST davranışının bir sonucu olarak, polimerler ısıtıldıktan sonra sudan ayrılır, bu da çözünürlüğün azalmasına ve seyreltilmiş çözeltiler için hidratlanmış yumaktan çökmüş küreciğe konformasyonda bir değişikliğe neden olur. Bu çalışmada, sulu çözeltilerdeki ısıya-duyarlı polimerler incelenmiştir, çünkü konformasyonel değişiklikler fonksiyonel grupların rolünü ve su ile etkileşimlerini belirlemede çok kritik bir rol oynamaktadır. Yoğunluk Fonksiyoneli Kuramı (YFT) kullanılarak yapısal değişiklikleri incelemek için suda LCST davranışı sergileyen poli(N-izopropilakrilamid (PNIPAAm), poli(N-vinilizobütiramid) (PNVIBA) ve poli(2-etoksietil vinil eter)(PEOVE) kullanılmıştır. Hesaplamalar, organik molekül yapılarının iyileştirilmesinde en iyi performans gösterdiği bilinen B3LYP fonksiyoneli ve 6-31G (d, p) baz seti kullanılarak gerçekleştirildi. Bu monomerlerin dimer moleküllerinden başlayarak optimize edilmiş en uzun oligomer zinciri olan pentameriyle su molekülünün hidrojen bağı etkileşimi çeşitli konfigürasyonlar test edilerek modellenmiştir. Etkileşim enerjileri B3LYP, LC-wPBE ve CAM-B3LYP fonksiyonelleri kullanılarak, 6-311G(3df,2pd) baz setinde hesaplandı. Hidrojen bağının nicel bir yorumu için tüm etkileşim enerjisi hesaplamalarında baz seti üst üste binme hatası (BSSE) hesaba katıldı. Bulunan etkileşim enerjilerine sıfır noktası enerjisi düzeltmesi (∆ZPE) de dahil edildi. Segment···· çözücü ve segment····segment etkileşimleri, çözeltilerde polimer zincir konformasyonu üzerindeki etkileri açısından araştırılmıştır. Oligomer zincir büyüklüğünün konformasyon üzerine etkisi de çalışıldı. Ana zincirdeki konformasyon değişimini gözlemlemek için, oligomer-su kompleksleri ile susuz oligomer zincirleri arasında dönme yarıçapı (Rg) ve kare ortalama karekök sapması (Rmsd) hesaplandı. Bu çalışmadaki hesaplamalar, ısıya duyarlı polimerlerin tek zincirlerdeki konformasyonel geçişde moleküler arası etkileşimlerin etkisi üzerinde fikir vermeyi amaçlamıştır. Hesaplamalarımıza göre, su molekül sayısının artışı moleküler arası etkileşimlerin kuvvetlenmesine neden olmuştur.

Özet (Çeviri)

Thermo-responsive polymers exhibiting the coil-to-globule phase transition at the lower critical solution temperature (LCST) have been the subject of great interest in the development of smart materials. As a result of LCST behavior in aqueous solutions, the polymers undergo a phase separation in water upon heating, resulting in a decreased solubility and a change in conformation from hydrated coil to collapsed globular for diluted solutions. In this work, thermo-responsive polymers in aqueous solutions have been studied in terms of their conformational changes which plays a crucial role in determining the role of functional groups and their interactions with water. Poly (N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), Poly(N-vinylisobutyramide)(PNVIBA), and Poly(2-ethoxyethyl vinyl ether)(PEOVE) exhibiting LCST behavior in water were studied in order to examine structural changes by using Density Functional Theory (DFT). Geometry optimizations were carried out using the B3LYP functional and 6-31G(d,p) basis set, which are known to perform well in the geometry optimizations of organic molecules. The hydrogen bond interaction of the water molecule with the pentamer of these monomers, which is the longest oligomer chain optimized starting from the dimer molecules, was modeled by testing various configurations. Interaction energies were calculated by using different functionals such as B3LYP, LC-wPBE and CAM-B3LYP and 6-311G(2df,2pd) basis set for a quantitative interpretation of the hydrogen bond. The basis set superposition error (BSSE) was also considered in all interaction energy calculations. Interaction energies were also corrected by the addition of zero point energies (∆ZPE). The effect of segment...solvent and segment...segment interactions on the conformation of the polymer chain were investigated in solvent media. The effect of the size of the oligomer on the conformation was also studied. In order to observe conformational changes in the backbones, Radius of gyration (Rg) and Root-mean-square deviation (RMSD) were calculated between the oligomer-water complexes and the unhydrated oligomer chain. The calculations in this study aim to provide insight into the effect of intermolecular interactions on conformational transitions in single chains of thermo-responsive polymers. Based on our calculations, the increasing number of water molecules results in an increase in the strength of the interaction.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    177502

    Plasma induced solid state polymerization of N-isopropylacrylamide (NIPAM)

    N-izopropilakrilamidin (NIPAM) katı fazda plazma etkisi ile polimerizasyonu

    ALPER ÜNVER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizikokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜNERİ AKOVALI

  2. Tez No

    635368

    Self-assembled structures of stimuli responsive polymers and their controlled release applications

    Uyarana duyarlı polimerlerin kendiliğinden yapılanarak oluşturduğu yapılar ve bu yapıların kontrollü salınım uygulamaları

    ELDA BERUHİL ADATOZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Polimer Bilim ve TeknolojisiKoç Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. ADEM LEVEND DEMİREL

  3. Tez No

    664933

    Sülfobetain/NIPAAm/aljinat ve sülfobetain/NIPAAm//kitosan hidrojellerinin ilaç salım davranışlarının incelenmesi

    Investigation of the drug release behaviours of sulfobetaine/NIPAAm/alginate and sulfobetaine/NIPAAm//chitosan hydrogels

    FATIMA CEMRE ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CANDAN ERBİL

  4. Tez No

    97805

    Amiloglikosidaz enziminin sıcaklığa duyarlı NIPAAm/AAm kopolimer matriste tutuklanması ve maltodeksrinden glikoz şurubu üretimi

    Entrapment of amyloglucosidase enzyme in a thermo-responsive copolymer matrix and production of glucose syrup from maltodextrin

    ŞULE ŞEKER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2000

    Kimya MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDURRAHMAN TANYOLAÇ

  5. Tez No

    462961

    Sıcaklığa duyarlı polimerlerin sentezi, karakterizasyonu ve ilaç salımında kullanımının incelenmesi

    Synthesis and characterization of thermoresponsive polymers and investigation of their uses in drug release

    EMEL NUR UYSAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASİNE KAŞGÖZ

Geri Dön