Özgün Bodipy tabanlı moleküler mantık devresinin dizaynı, sentezi ve uygulaması
Design, synthesis and application of novel Bodipy based molecular logic circuit
Yazar: BETÜL ULU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ZEYNEP EKMEKÇİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Mantık kapıları ile ilgili çalışmalar 1994 yılında De Silva ile başlamış bulunup günümüzde de hızlı bir şekilde devam etmektedir. Literatür araştırmalarında sıklıkla tekli, ikili ve üç girişli moleküler mantık devreleri tasarımlarına rastlanmakla birlikte dört girişli mantık devreleri tasarımları nadir bulunmaktadır. Bu sayının az olması konuya olan ilgini azlığından değil tasarımın ve uygulamasının zorluğundandır, çünkü giriş sayısı arttıkça tasarlanan mantık devrelerinin daha karmaşık olduğu görülmektedir. 

Tezin amacı özgün BODIPY tabanlı moleküler mantık devresinin tasarlanması, sentezi ve uygulamasının yapılmasıdır. Tasarlanan mantık devresinin 4 giriş ile çalışabilir olması planlanmıştır. 4 giriş olarak UV ışık, VIS ışık, Cu2+ iyonları ve EDTA belirlenmiştir.  UV ışık ve VIS ışık altında cevap alınabilecek fotokromik madde olarak spiropiran (SP), ortamdaki Cu2+ iyonunu için imidazol grubu ve bunların birlikte tek bir moleküler yapıda birleştirilmesi içinde ana gövde olarak floresans özelliği olan (Boradiazaindacenes) BODIPY maddesinin seçilmesi planlanmıştır. Hedef molekülün yanında sentez sırasında elde edilen iki ara ürün üzerinde 4 girişten ikisini oluşturan Cu2+ iyonu ve EDTA nın ayrı ayrı ve birlikte etkilerinin olup olmadığının kontrol edilmesi sırasında farklı dalga boylarında aynı moleküler mantık devresi elde edilmiştir ve sonuçlar yayın olarak değerlendirilmiştir.

Yapılan sentez aşamalarından 4 giriş olarak belirlenen Cu2+ iyonu, EDTA, UV ışık ve VIS ışık altında çalışması planlanan moleküler mantık devresi başarıyla elde edilmiş belirlenen girişler varlığında hedef moleküllerin fotokimyasal ve fotofiziksel özellikleri incelenmiştir. Hedef moleküler mantık devresinin,4 girişin 24 farklı kombinasyonundaabsorbans ve floresans spektrumları spektrofotometre ile ölçülüp, çıkış olarak kullanılacak floresans spektrumundaki dalgaboyu belirlenmiş ve belirlenen dalgaboyundaki değişimler ile Boolean formülasyonu üzerinden doğruluk tablosu hazırlanmış ve Karnough diyagramı ile literatüre 4 girişli mantık devresi kazandırılmıştır.

Abstract:
Studies on the logic gates began with De Silva in 1994 and the studies about molecular logic gates are going on rapidly today. In the literature, molecular logic gate with one,two and three inputs can be often seen but,  the design of the molecular logic curciut with four- input are rare.The reason of that is notthelack of interest in thesubject, is about difficulty in the design and applications of them. Because, the more increases of the number of entries, the more complicated of the design of the molecules.

The project aim is to design, synthesize and make application ofanovel BODIPY-based molecular logic circuit. Additionally, It is planned that the intended logic circuit can operate with 4 inputs. UV light, VIS light, Cu2+ionsand EDTA are determined as 4 inputs. To take a response under theUV light and the VIS light, spiropyrane (SP) is choosen a photochromic substance. To recognize Cu2+ions, imidazole group is determided as a probe. Finally, to combine the two grups in the same molecular skeleton, fluorescence BODIPY compound is chosen as a core.  In addition to the target compound, two intermediate products are obtained while synthesizing the target derivative. While the effects of Cu2+ ions and EDTA seperately and together are checked on the two derivatives, same molecular logic curciuts at the different wavelengths are obtained and the results are published.

The target molecular logic circuit planned to work in the presence of 24 probabilities of the 4 inputs such as Cu2+ ions, EDTA, UV light and VIS light is successfully synthesized. The photochemical and photophysical properties of the target molecule were investigated under the determined 4 inputs. The absorbance and fluorescence spectra of the target molecular logic circuit were measured under 24 different combinations of the 4 inputs by spectrophotometer and a wavelength in the fluorescence spectrum was determined to be used as output.  The truth table was prepared through Boolean formulation with changes in the wavelength and finally a novel 4-input molecular logic circuit with Karnough diagram has been gained to literatüre.