Tetra-arilazadipirometen ligand ve bordiflorür (BF2) komplekslerinin (aza-bodipy) doğrusal olmayan optik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of nonlinear optical properties of tetra-arylazadipyrromethene and its BF2 complexes (aza-bodipy)
Yazar: BÜŞRA ÖZ
Danışman: DOÇ. DR. HALİME GÜL YAĞLIOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Doğrusal olmayan optik = Nonlinear optics

Özet:
Bu tez çalışmasında, Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü'nde sentezlenen fenil (aril) halkasında farklı yan gruplar (metil, metoksi ve dimetoksi) bulunduran tetraaril-azadipirometen (Aza)  bileşikleri ve bunların BF2 komplekslerinin (Aza-BODİPY)  doğrusal olmayan optik özellikleri ultra hızlı pompa-gözlem spektroskopisi ve açık yarık Z-tarama deneyleri ile incelenmiştir. 
Sentezlenen Aza bileşikleri ve bunların BF2 kompleksleri olan Aza-BODİPY bileşiklerinin doğrusal soğurma ve floresans spektrumları alınmıştır. Elektron verici özelliği yüksek olan sübstitüe grubun iskelet yapının para pozisyonundaki fenil halkalarına bağlanması sonucunda doğrusal soğurma spektrumunun kırmızıya kaydığı gözlenmiştir. Üç farklı sübstitüe grubu içeren Aza bileşikleri için floresans gözlenmezken, aynı sübsitüe grupları içeren Aza-BODİPY komplekslerinde florensans gözlenmiştir. Aza-BODİPY kompleksleri için gözlemlenen floresans spektrumlarında, sübsitüe grupların elektron verici özellikleri arttıkça, molekül içi yük transferine neden olduğu ve yük transferi arttıkça bileşiklerin floresans şiddetinin azaldığı gözlemlenmiştir.
Aza-BODİPY komplekslerinde, yan grubun etkisine bağlı olarak floresans şiddetindeki sönümlenmenin nedenini anlamak için ultra hızlı pompa-gözlem deneyleri yapılmıştır. Ultra hızlı pompa-gözlem deneyleri, Aza-BODİPY komplekslerinde sübsitüe grupların elektron verici özellikleri arttıkça uyarılmış seviyenin ömrünün kısaldığını ortaya koymuştur. Fakat Aza bileşiklerinde aynı etki gözlenmemiştir. Ayrıca Aza-BODİPY komplekslerinde gözlemlenen floresansın sönümlenmesi, yük transfer seviyesinin kademeli olarak oluştuğunun bir göstergesidir.
Yük transferinin, iki foton soğurma özelliklerine etkisini araştırabilmek için bu kompleksleriçin Z-tarama deneyleri yapılmıştır. Yapılan açık yarık Z- tarama deneyleri sonucunda bileşiklerin iki foton soğurma tesir kesitleri 1,6x〖10〗^15  W/m^2 ışık şiddetinde Metil Aza-BODİPY kompleksi için 148 GM, Metoksi Aza-BODİPY kompleksi için 268 GM, Dimetoksi Aza-BODİPY kompleksi için 312 GM olarak ölçülmüştür. Fakat Aza bileşiklerinde ise iki foton soğurma özellikleri gözlenmemiştir.
Literatürde, Aza bileşikleri ve Aza-BODİPY komplekslerinin doğrusal olmayan optik özellikleri özellikle infrared bölgede (700-1100 nm aralığı) yeterli düzeyde çalışılmamıştır. Bu yüzden bu çalışma, infrared bölgede iki foton soğurma özelliği bulunan yeni bileşiklerin dizayn ve sentezinde bir yol açarak, literatüre değerli bir  katkı sağlayacaktır.

Abstract:
In this thesis, nonlinear optical properties of compounds including methyl ,methoxy, and  dimethoxy substituents on the phenyl ring of the tetraarylazadipyrromethene (Aza) and its BF2 complexes (Aza-BODIPY) synthesized in Ankara University Chemistry Department were investigated by using ultrafast pump-probe spectroscopy and Z-scan experiments.
The linear absorption spectra and fluorescence spectra of synthesized compounds were investigated. When the electron-donating group is at the para position of the phenyl rings attached to pyrrole in azadipyrromethene and its BF2 complexes, slightly bathochromic shift was observed in the absorption spectra. The fluorescence signal was not observed for Aza compounds with methyl, methoxy, and  dimethoxy substituents,  whereas Aza-BODIPY complexes with same substituents show fluorescence signal. It was found that increasing electron-donating properties of substituents enhanced intramolecular charge transfer and therefore fluorescence intensity of the compounds decreased.
In order to understand the cause of fluorescence quenching due to the effect of the electron donating group of Aza-BODIPY complexes, ultrafast pump-probe spectroscopy experiments were performed. Pump-probe spectroscopy experimental revealed that excited state lifetimes of Aza-BODIPY complexes shorten upon increasing the electron donating property of the substituents. The lifetime shortening was associated with the formation of the charge transfer state causing faster relaxation of the excited state. However, Aza compounds did not show the same effect. The quenching of fluorescence, which was observed in Aza-BODIPY complexes is also an indication of the charge transfer formation gradually.  
The open aperture Z-scan experiments were performed so as to investigate effects of charge transfer on two photon absorption properties of studied compounds. As a result of these experiments, the two photon absorption cross section of compounds are measured as 148 GM for Methyl Aza-BODIPY, 268 GM for  Methoxy Aza-BODIPY ,312 GM for Dimethoxy Aza-BODIPY at the 1.6x〖10〗^15  W/m^2  intensity. But Aza compounds did not show any two photon absorption properties as well.
Nonlinear optical properties of tetraarylazadipyrromethene compounds and its BF2 complexes especially in the infrared region (700-1100 nm range) are not studied extensively in the literature. Therefore, this work will provide valuable contribution to the literature to open a path to design and synthesize new compounds having two photon absorption properties in the infrared region.