Yeni Elektrokromik Polimerlerin Sentezi ve Optoelektronik Biyo-sensör Uygulamaları

Abstract

Organik iletken polimerler, transistörler, güneş pilleri, kapasitörler, elektrokromik uygulamalar, sensörler, ışık saçan diyotlar gibi birçok uygulama alanına sahip malzemelerdir. Bu uygulamalar içerisinde yer alan elektrokromik malzemeler akıllı camlarda/ ekranlarda, kamuflaj malzemesi olarak, elektrokromik kağıtlarda kullanılmaktadırlar ve teknolojileri malzeme tasarımıyla geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu sebeple bu malzemeler günümüzde özelliklerinin daha da iyileştirilmesi ve ileri teknolojik cihaz uygulamalarının sağlanması için bilim insanları tarafından sıklıkla çalışılmaktadır. Bu projede, bugüne kadar literatürde çalışılmamış iletken elektrokromik polimerin (P1), monomerinden (1) elektrokimyasal yöntemle sentezi gerçekleştirilmiştir. Öncelikle monomer tasarımı yapılmıştır. Elde edilen polimerin düşük yükseltgenme potansiyeline sahip olması ve bant aralığının ayarlanabilmesi için elektron Verici-elektron Alıcı-elektron Verici (V-A-V) yöntem kullanılmıştır. Elektron alıcı grup olarak literatürde elektrokromik özellikleri polimerik bir yapı içerisinde ifşa edilmemiş, yapısında bulunan –NH grupları sayesinde kolaylıkla fonksiyonlandırılabilecek, aromatikliği oldukça yüksek olan indolo[3,2-b]karbazol grubu kullanılırken; elektron verici grup olarak çözünürlüğü sağlamak, düşük yükseltgenme potansiyeli ve dar bant aralığı elde etmek ve hem elektrokimyasal hem de açık hava koşullarında kararlı bir polimer sentezleyebilmek amacıyla 3,3-didesil-3,4- propilendioksitiyofen (ProDOT) kullanılmıştır. Elektron verici ve alıcı grupların sentezinden sonra, 1 monomeri Stille Kenetlenme Tepkimesi ile elde edilmiştir. Ardından 1, 1H NMR, 13C NMR, FTIR ve HRMS ile karakterize edilmiştir. 1 monomerinin elektrokimyasal polimerizasyonu ile elde edilen P1 polimerinin elektrokimyasal, spektroelektrokimyasal ve elektrokromik özellikleri ifşa edilmiştir. Yapılan literatür araştırmalarına bağlı olarak, P1 polimerinin indolokarbazol tabanlı ilk elektrokromik polimer olduğu görülmüştür. Nötral halde sarı, yükseltgenmiş halde cam göbeği renginde olan polimer CMY (Cam Göbeği-Magenta-Sarı) renk ayağından iki rengi (sarı ve cam göbeği) yapısında barındırmaktadır; iki polimerli bir elektrokromik cihazda bu polimerin kullanılması durumunda 800 farklı renk tonunun elde edilmesi olasıdır. Bu noktadan bakıldığında P1 polimeri elektrokromik polimerik malzemeler içerisinde önemli bir yere sahiptir.