The electrochemical and optical investigation of the impacts of structural alterations on the conjugated polymers' backbone and side chain
Konjuge polimerlerde ana zincir ve yan zincirdeki yapısal değişikliklerin elektrokimyasal ve optiksel özelliklere etkisinin incelenmesi
- Tez No: 891206
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET MUHTAR ÖNAL, DR. ÖĞR. ÜYESİ EROL YILDIRIM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 239
Özet
Verici-alıcı tekniği, moleküler düzeyde moleküler mühendislik için oldukça etkili bir stratejidir. Bu yöntem, hem yüksek iletkenliğe hem de dar Eg'ye sahip malzemeler oluşturmak için elektron açısından zengin ve eksik birimlere sahip bileşenleri kullanır. Bu tezde, alkilendioksitiyofen türevleri, ve benzo[1,2-b:4,5-b']ditiyofen (BDT) verici birimler olarak kullanılmış ve floren, silafloren, tiyeno[3,4-c]pirol-4,6-dion (TPD) ve benzooksadiazol (BOz) alıcı birimler olarak kullanılmıştır. Bu tezin ilk bölümünde, temel amaç kaynaşmış halka sisteminin C-9 köprü atomunun (floren ve silafloren) etkisini ve farklı verici ünitelerinin etkisini araştırmaktır. Polimerlerin optoelektronik özelliklerinin incelenmesi, silafluoren bazlı polimerlerin, fluoren bazlı benzerlerine kıyasla daha düşük Eox ve Eg değerlerine sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Bunun nedeni, daha az elektronegatif bir silikon (Si) atomu kaynaşmış halka yapısına dahil edildiğinde oluşan gelişmiş düzlemsellik ve konjugasyondur. Ayrıca, EDOT içeren analogların Eg değerlerinin ProDOT içeren analoglardan yaklaşık 0,3 eV daha düşük olduğu gözlemlendi. Bu tezin ikinci bölümünde, yan zincirin (dallı-etilhekzil ve doğrusal-oktil) TPD alıcı ünitesinin imit azotu üzerindeki etkisi ve verici kuvvetinin etkisi araştırılmaktadır. TPD'nin imid azotundaki alkil zincirlerini değiştirmek, polimerlerin optoelektronik özelliklerinde belirgin bir değişikliğe neden olmadığı; TPD çekirdek birimi ile alkil zinciri arasındaki konjugasyon kaybına atfedilir. Sonuçlar ayrıca EDOT içeren polimerlerin ProDOT içeren analoglardan daha düşük Eox ve Eg seviyelerine sahip olduğunu gösterir. Bu, oksijen yalın çiftleri ile aromatik tiyofen halkası arasındaki örtüşmeyi azaltan ProDOT'un büküm yapısına atfedilebilir. Tezin üçüncü bölümünde, asıl amaç π-köprü birimlerinin optik ve elektrokimyasal özellikleri ve polimerlerin fotokimyasal kararlılığı üzerindeki etkisinin araştırılmasıdır. Tüm polimerler aynı verici (BDT) ve alıcı (BOz) birimlerden oluşur, ancak tiyofen, selenofen ve tiyazol gibi farklı π-köprüleri bulunur. Polimerlerin optoelektronik özellikleri, selenofen π-köprülü polimer filmin en düşük Eg'yi gösterdiğini, bunu tiyofen ve tiyazolün izlediğini göstermektedir. Konjuge polimerlerin bant aralığı ve fotostabilitesi arasında ters bir korelasyon gözlemlendi. Tiyazol köprülü polimer film en yüksek Eg değerine sahipken, fotooksidasyona karşı en büyük direnci gösterir.
Özet (Çeviri)
The donor-acceptor technique is a highly effective strategy for molecular engineering at the molecular level. This method utilizes components with electron-rich and deficient units to produce materials that have both high conductivity and a narrow Eg. In this thesis, alkylenedioxythiophene derivatives and benzo[1,2-b:4,5-b']dithiophene (BDT), were employed as donor units, and fluorene, silafluorene, thieno[3,4-c]pyrrole-4,6-dione (TPD), and benzooxadiazole (BOz) were employed as acceptor units. In the first part of this thesis, the main purpose is to investigate the impact of the bridging C-9 atom (fluorene vs. silafluorene) of the fused ring system and the effect of different donor units. Examining the optoelectronic properties of polymers reveals that silafluorene-based polymers have lower Eox and Eg values compared to their fluorene-based counterparts. The reason for this is the enhanced planarity and conjugation that occur when a less electronegative silicon (Si) atom is included into the fused ring structure. Additionally, it was observed that EDOT-containing analogs have Eg values that are approximately 0.3 eV lower than ProDOT-containing analogs. The second part of this thesis investigates the effect of the side chain (branched-ethylhexyl vs. linear-octyl) on the imide nitrogen of the TPD acceptor unit, as well as the effect of donor strength. Changing alkyl chains at the imide nitrogen of the TPD causes no obvious change in the optoelectronic properties of the polymers, which is ascribed to the loss of conjugation between the TPD-core unit and the alkyl chain. The results also indicate that EDOT-containing polymers have lower Eox and Eg levels than ProDOT-containing analogs. This can be attributed to the twist structure of ProDOT, which reduces the overlap between the oxygen lone pairs and the aromatic thiophene ring. In the third part of the thesis, the main purpose is the investigation of the impact of these bridge units on their optical and electrochemical characteristics, and on the photochemical stability of polymers. All polymers consist of the same donor (BDT) and acceptor (BOz) units but different π-bridges, like thiophene, selenophene, and thiazole. The optoelectronic properties of polymers show that the polymer film with selenophene π-bridge exhibit the lowest Eg, followed by thiophene and thiazole. A reverse correlation was observed between the bandgap and photostability of conjugated polymers. The polymer film with thiazole bridge exhibits the highest Eg value and demonstrates the greatest resistance to photooxidation.
Benzer Tezler
- Bor Nitrür (BN) ince film ara katmanlar üzerine üretilen yüksek performanslı elektronik uygulamaların geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Investigation and development of BN interlayer thin film for application in high-performance electronics
REZA MOHAMMADIGHAREHBAGH
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUAT PAT
- Ftalosiyanin-kuantum dot konjugatların eldesi ve elektrokimyasal uygulamaları
Phthalocyanine and heteroatom‐doped carbon quantum dots conjugate: synthesis and electrochemical investigation
BAŞAK GİZEM KARAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZÇEŞMECİ
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Taban malzeme ile emaye kaplama arasındaki difüzyon mekanizmasının araştırılması ve düşük metal migrasyonuna sahip emaye geliştirilmesi
Investigation of diffusion mechanisms at substrate enamel interface and development of new enamel surface with low metal migration
ÖZGE IŞIKSAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Yeni A3B tipi çinko(II) ftalosiyaninlerin hazırlanması ve kokteyl boya olarak fotovoltaik uygulamaları
Preparation of new A3B type zinc(II)phtalocyanine and itsapplications to photovoltaics as cocktail
ŞEYMA NUR SÜERKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALTUĞ MERT SEVİM