Konjuge olmayan apolar TPE ve BODIPY floroforlarının sulu ortamdaki enerji transferi çalışmaları
Energy transfer studies of non-conjugated nonpolar TPE and BODIPY fluorophores in water
Yazar: ESRA ŞEN
Danışman: DOÇ. DR. SERDAR ATILGAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Tez çalışmamızda yüksek stokes kaymasına bağlı, yüksek kuantum verimli hem organik hem de sulu ortamda karanlık rezonans kuantum enerji transferi (KRET) ve floresans rezonans enerji transferi (FRET) yapan boya çiftlerini sunuyoruz. 

Bu bağlamda; mezo-fenil kısmından bir, iki veya üç TPE luminojeni ile subsitüsyonu olmuş bir seri donör-akseptör BODIPY floroforları dizayn edilmiş ve bakır katalizörlüğünde azit-alkil siklo katılma reaksiyonu yardımıyla sentezlenmiştir. Tasarımlarda BODIPY yapıları akseptör olarak, TPE birimleri ise donör olarak görev almaktadırlar. Bu üç kromofor sistemlerinin fotofiziksel özellikleri THF ve sulu ortam içinde verici-alıcı etkileşimleri hakkında fikir sağlamak üzere çalışıldı. Sonuçlar, gözlemlenen floresans şiddet ve enerji transfer yöntemleri açısından çok şaşırtıcıydı. Bu moleküller her iki ortamda da iyi bir floresans şiddetinin yanı sıra çok geniş bir stokes kayması da (200nm) gösterdiler. TPE donörlerinin emisyon oluşumu, IOE etkisine bağlı olarak çok kuvvetli polariteye sahip olduğundan dolayı, donör emisyonuyla akseptör absorpsiyonu arasında ki uygun spektral örtüşmesine bağlı olarak oluşan FRET' in, sulu ortamda gözlemlenen yüksek stokes kayması ile görülebilir floresans emisyon şiddetinin oluşumu beklenen bir durumdu. IOE methodolojisi FRET sisteminde, kayda değer stokes kaymaları ile ilk kez sunulmaktadır.  İlginç bir şekilde, aynı sonuçlar TPE kısımlarının emisyon özelliği olmamasına rağmen THF çözeltisi içinde de gözlemlenmiştir. Bu fotofiziksel durum karanlıktan ışığa enerji transferi ile açıklanmaktadır. Bütünüyle değerlendirildiğinde; çözücü polaritesine bağlı olarak her iki DRET ve FRET sistemini gösteren bir donör-akseptör grubu ilk defa çalışmamızda gösterilmiştir. TPE luminojenlerinin de karanlık emisyon donör (KED) özelliği IOE fenomeni içinde ilk defa bu çalışmada sunulan yeni bir özellik olarak gösterilmektedir ve oluşan yüksek stokes kayması ile oluşan yüksek emisyon şiddeti aynı zamanda kuantum verim hesaplamaları ve yaşam ömrü ölçümleri ile de kanıtlanmıştır.

Abstract:
The thesis work presented here was devoted to the fabrication of large Stokes shift dyes both in organic and aqueous media by combination of dark resonance energy transfer (DRET) and fluorescence resonance energy transfer (FRET) in one donor-acceptor pair system.
 
In this respect, a series of donor-acceptor architectures of BODIPY dyes substituted by one, two or three TPE luminogen(s) in the meso phenyl moiety were designed and synthesized by means of copper catalysed azide-alkyne cycloaddition reactions. BODIPY fragment serves as an acceptor side in the design, whereas TPE unit(s) is donor. The photophysical properties of these three chromophore systems were studied to provide insight into the nature of donor-acceptor interactions both in THF and aqueous media. The results were intriguing in terms of observed fluorescence intensity and energy transfer processes. They show enviable fluorescence intensity with very large Stokes Shift (app. 200 nm) in both media. Since the generation of emissive TPE donor(s) are strongly polarity dependent, due to its AIE feature, one might expect the formation of appreciable fluorescence emission intensity with very large Stokes shifts in aqueous media considering fluorescence energy transfer (FRET) process arising from the proper spectral overlap between the donor emission and the acceptor absorption. This is the first time that AIE methodology has been efficiently used in FRET process with a remarkable Stokes shift. Interestingly, similar results were also recorded in THF solution of the chromophores systems even though TPE fragment(s) of the dyes are non-emissive. The explanation of this photopysical behaviour lies in the dark to light energy transfer. Taken all together, to our knowledge, this is the first report that a donor-acceptor pair system shows both DRET and FRET process correlated to the solvent polarity. The accuracy of dark-emissive donor (DED) property of TPE luminogen, where it is also presented first time as a new feature for AIE phenomena in this study, and the generation of high emission intensity with large Stokes shift were further validated by quantum yield calculations and life time measurements.