İletken polimerlerde heteroatom ve substituent etkisinin teorik analizi
Theoretical analysis of subsituent and heteroatom effect  
on conducting polymers
Yazar: İLKNUR KOCATÜRK
Danışman: PROF. DR. ZEKİ BÜYÜKMUMCU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada daha önceden sentezlenmemiş polipirolo[3,4-b]pirol, polifosfol[3,4-b]  fosfol, polifosfolo[3,4-b]selenofen, polifosfolo[2,3-c]selenofen iletken polimerleri  yoğunluk fonksiyonel teori (DFT)  ile incelenmiştir. Her bir bileşik için mümkün olan dört farklı bağlantı göz önüne alınarak bant yapısı için periyodik sınır şartları metodu ile hesaplanmıştır. Söz konusu monomerlerden oluşması muhtemel kopolimerler  için de aynı metotla hesaplama yapılarak, alıcı-verici yaklaşımına göre tartışıldı. Ayrıca değişik substituentler (elektron alıcı (-NO2, -CO, -F) ve elektron verici (–NH2, NR2, -OH, -OR) grupları) homopolimerlerin boş olan konumlara eklenerek bant yapısı üzerindeki etkileri incelendi. Bu hesaplamalar sonucunda değişik uygulamalar için önemli olan polimere ait bant yapısı parametreleri olan en yüksek dolu kristal orbitali (HOCO), en düşük boş kristal orbitali (LUCO), bant aralığı, bant genişliği ve etkin kütle değerleri belirlendi. Çalışılan toplam 704 polimerden  470 tanesininin iletken polimer sınıfına girdiği, dolayısıyla çok farklı uygulama alanlarında kullanılabileceği sonucuna varıldı. Sonuç olarak, polimerlerin heteroatom türü, heteroatom konumu, monomerlerin bağlantı konumu, substituent türü ve substituent konumuna bağlı olarak değiştirilebilen bant yapılarına sahip olduğu ve bu parametrelerin kontrol edilmesiyle değişik uygulamalar için önem taşıyan bant yapısı özelliklerinin teorik olarak ayarlanarak deneyler için yol gösterebileceği gösterildi. Bütün hesaplamalar için Gaussian 09 kuantum kimyasal program paketi ile B3PW91 melez fonksiyoneli kullanılmıştır. 
Anahtar kelimeler:  	İletken polimerler, Pirolo[3,4-b]pirol,  Fosfolo[3,4-b]fosfol, Fosfolo[3,4-b]selenofen, Fosfolo[2,3-c]selenofen, Yoğunluk Fonksiyonel Teori, Periyodik Sınır Şartları, Bant Yapısı.

Abstract:
In this study, conducting polymers, polipyrrole[3,4-b]pyrole, polyphospholo[3,4-b] phosphole, polyphospholo[3,4-b]selenophene, polyphospholo[2,3-c]selenophene, which have not been synthesized yet, have been studied with Density Functional Theory (DFT).  Considering four possible connection types, band structure of polymers for each compound have been calculated with periodic boundary conditions. Calculations with the same method have been carried out for possible copolymers formed from monomers mentioned above, and results have been discussed acccording to donor-acceptor concept.  In addition, effects of different substituents (electron withdrawing (-NO2, -CO, -F) and electron donating (–NH2, NR2, -OH, -OR) groups on the band structure have been investigated substituting these groups into open positions. As a result of these calculations, important band structure parameters for different applications, highest occupied crystal orbital (HOCO), lowest unoccupied crystal orbital (LUCO),  band gap,  bant width and effective mass have been determined. It is concluded that 470 of 704 polymers studied are conducting polymer, so they can be used in different application areas.  As a result it is shown that polymers have band structure depending on heteroatom type, position of heteroatom, connection position of monomers, substituent type and substituent position and band structure may be tuned theoretically to fit different applications, which can guide for experiments. All the calculations have been carried out using hybrid functional B3PW91 with quantum chemical program package Gaussian 09. 
Keywords:	Conducting polymers, polipyrrole[3,4-b]pyrole, polyphospholo[3,4-b] phosphole, polyphospholo[3,4-b]selenophene, polyphospholo[2,3-c] selenophene, Density Functional Theory, Periodic Boundary Conditions, Band Structure.