Quantum chemical investigations of phenalenone-based organic dyes
Fenalenon bazlı organik boyaların kuantum kimyasal incelenmesi
- Tez No: 969170
- Danışmanlar: PROF. DR. NURAN ELMACI IRMAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Fizikokimya, Fizikokimyasal özellikler, Kuantum kimyası, Physical chemistry, Physicochemical properties, Quantum chemistry
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fenalenon, keton kısmıyla kaynaşmış üç fenil halkasından oluşan bir bileşiktir ve yüksek singlet oksijen kuantum verimi nedeniyle yaygın bir şekilde fotosensitizör olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kuantum kimyasal hesaplamalar kullanılarak fotofiziksel ve sensörle ilgili özelliklerini keşfetmek için 3-, 4-, 5- ve 6-pozisyonlarına elektron verici sübstitüentler eklenerek yeni fenalenon türevleri tasarlandı. Yöntem doğrulamasından sonra, konformasyon analizi ile en kararlı yapılar belirlendi, ardından temel hal optimizasyonları DFT/ B3LYP/def2-SVP seviyesinde hesaplama ile yapıldı. TD-DFT hesaplamaları ile (D4 dispersiyon düzeltmesi ile B3LYP/def2-SVP teori seviyesinde ve su içinde) doğal geçiş orbital analizleri yoluyla uyarılma enerjileri, absorpsiyon/emisyon dalga boyları, baskın geçişler ve yük transfer özellikleri elde edildi. Sonuçlar, 3- ve 5- pozisyonundaki türevlerin genellikle büyük konformasyonel değişiklikler, yük transferi karakteri ve Foto-indüklenmiş elektron transferi/bükülmüş molekül içi yük transferi davranışı sergilediğini ve bunun da sönümlenmiş veya düşük floresansa yol açtığını göstermektedir. Tersine, 4 ve 6 konumunda olan türevler daha kararlı geometrilere ve baskın H→L geçişlerine sahiptirler, sınırlı yük transferi ile daha güçlü emisyona neden olmaktadırlar. Özellikle, 3'te ve 5'te yer alan türevlerdeki daha büyük Stokes kaymaları, çevreye karşı duyarlılıklarını vurgulamaktadır. Ayrıca, bazı bükülmüş molekül içi yük transferi içeren bazı yapılarda yakın-IR bölgesinde emisyon gözlendi. Genel olarak, 4 ve 6 ikameli fenalenon türevleri kararlı floresan sensörler olarak daha büyük potansiyel gösterirken, 3 ve 5 ikameli olanların çevresel değişikliklere daha duyarlı olduğu belirlendi. Bu çalışma fenalenon bazlı moleküler sensörlerin tasarımı için ön çalışma olarak deneysel çalışmalara rehberlik edecektir.
Özet (Çeviri)
Phenalenone is a compound that consists of three fused phenyl rings with a ketone moiety and is widely utilized as a photosensitizer due to its high singlet oxygen quantum yield. In this study, new phenalenone derivatives are designed by introducing electron-donating substituents at the 3-, 4-, 5-, and 6-positions to explore their photophysical and sensor-related properties using quantum chemical calculations. After method validation, conformational analysis identified the most stable structures, followed by ground and excited-state optimizations. Time-dependent density functional theory calculations (B3LYP/def2-SVP level of theory with D4 dispersion correction in water) provided excitation energies, absorption/emission wavelengths, dominant transitions, and charge transfer characteristics through natural transition orbital analyses. Results show that 3- and 5-substituted derivatives often exhibit large conformational changes, charge transfer character, and photoinduced electron transfer/twisted intramolecular charge transfer behavior, leading to quenched or reduced fluorescence. Conversely, 4- and 6-substituted derivatives display more stable geometries and dominant H→L transitions, with limited charge transfer, resulting in stronger emission. Notably, larger Stokes shifts in 3- and 5-substituted derivatives highlight their sensitivity towards the environment. Also, emission in the near-IR region is observed in some structures that involve twisted intramolecular charge transfer. The outcome of this thesis indicates that phenalenone derivatives with substitutions at the 4- and 6- positions have significant potential as stable fluorescent sensors, whereas those with substitutions at the 3- and 5- positions exhibit greater sensitivity to changes in their environment. This implies that this study will lead experimental research as preliminary work towards developing phenalenone-based molecular sensors.
Benzer Tezler
- Schiff bazı ve Schiff bazı metal komplekslerinin kuantum kimyasal hesaplamaları ve elektrokimyasal davranışının araştırılması
The investigations of electrochemical behavior and quantum chemical calculations of Schiff bases and metal complexes of Schiff bases
YASEMİN UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMEL BAYOL
PROF. DR. FATMA KANDEMİRLİ
- İsotiyosiyanattan sentezlenen biskarbotiyoamid türevlerinin ve tetrazol türevlerinin korozyon inhibisyon etkisinin deneysel ve kuantum kimyasal olarak incelenmesi
Experimental and quantum chemical investigations of the corrosion inhibition effect of bis carbothioamide derivatives synthesized from isothiocyanate and tetrazole derivatives
MAHMUD IBRAHIM A ELUSTA
Doktora
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriKastamonu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA KANDEMİRLİ
DOÇ. DR. EMEL BAYOL
- Heterohalkalı iki azometin bileşiğinin moleküler ve elektronik yapılarının deneysel ve kuantum kimyasal hesaplamalı yöntemlerle incelenmesi
Experimental and quantum chemical computational investigations on molecular and electronic structures of two novel heterocyclic azometin compounds
BERKAY ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiSinop ÜniversitesiKuantum Sistemleri Modelleme Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. BAŞAK KOŞAR
- Sülfon ve sülfonamid gruplu moleküllerin konformasyonlarının ve titreşim enerjilerinin kuantum kimyasal yöntemler ile incelenmesi
Investigations of conformations and vibrational energies of sulfones and sulfonamides by quantum chemical methods
GÜLCE ÖĞRÜÇ ILDIZ
Doktora
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEN E. ÖZEL
PROF. DR. SEVİM AKYÜZ
- Antioksidanların ve çeşitli bileşiklerin kuramsal ve deneysel kırmızıaltı ve mikro-raman spektroskopik ve kuantum kimyasal incelenmeleri
Theoretical and experimental infrared and micro-raman spectroscopic and quantum chemical investigations of antioxidants and various compounds
HALİL GÖKCE