Penta ve/veya heptaaril BODIPY bileşiklerinde yan grupların floresans, doğrusal ve doğrusal olmayan optik özelliklere etkilerinin araştırılması
Investigation of effects of substituents on fluorescence, lincar and nonlinear optical properties of penta and/or heptaaryl BODIPY compounds
Yazar: BETÜL KÜÇÜKÖZ
Danışman: DOÇ. DR. HALİME GÜL YAĞLIOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Doğrusal olmayan optik = Nonlinear optics

Özet:
Bu tez çalışmasında, farklı konjugasyon uzunluklarına ve farklı elektron verici özelliklere sahip yan gruplar içeren pentaaril BODIPY bileşiklerinde yan grupların bileşiğin floresans ve doğrusal olmayan optik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Yan grupların molekül içi yük transferlerine etkileri pompa-gözlem spektroskopisi ile doğrusal olmayan soğurma özelliklerine etkileri ise açık yarık Z-tarama tekniği kullanılarak sistematik olarak araştırılmıştır. Yük transferini daha iyi analiz edebilmek için bileşiklerin yoğunluk fonksiyon teori hesaplamaları Dalian Üniversitesi (Çin) Kimya Bölümü'nde yapılmış ve deney sonuçları teorik hesaplamalar ile desteklenmiştir.
Tezde çalışılan örneklerden BODIPY çekirdeğinin mezo konumunda iyi elektron verici özelliğe sahip trifenilamin yan grubu bulunan bileşiklerin floresans özelliği diğer bileşiklere göre oldukça zayıf bulunmuştur. Bunu açıklamak için yapılan ultrahızlı pompa-gözlem spektroskopi deneyleri sonucunda, bu bileşiklerde, yan gruplardan BODIPY çekirdeğine doğru güçlü molekül içi yük transferi olduğu ve yük aktarım seviyelerinin oluştuğu gözlenmiştir. Bileşiklerin floresans özelliklerinin oluşan bu yük aktarım seviyeleri sebebi ile sönümlendiği açığa çıkarılmıştır. Yapılan açık yarık Z-tarama deneyleri, molekül içi yük transferinin artmasının bileşiklerin iki foton soğurma özelliklerini de arttırdığını göstermiştir. 800 nm dalga boyunda iki foton soğurma tesir kesiti değerleri yük transferi olmayan BODIPY bileşiklerinde sıfır iken yapısında üç tane trifenilamin bulunduran ve yük transferinin en iyi olduğu bileşikte 472 GM değerine kadar sistematik olarak artırılmıştır. Bu çalışma, pentaaril BODIPY moleküllerinde yük transferi artırılarak iki foton soğurma özelliklerinin kontrollü bir şekilde değiştirilebileceğini göstermiştir. Bu bileşiklerin yakın kızılötesi bölgesinde iyi iki foton soğurma özelliklerinin yanı sıra ağır atom içermeden etkin bir triplet üretici molekül olmaları, iki foton fotodinamik terapi uygulamaları için iyi bir aday molekül olduklarını göstermektedir.

Abstract:
In this thesis, the effect of moieties on fluorescence and nonlinear optical properties of pentaaryl BODIPY compounds containing various conjugation length and electron donating moieties are investigated. The effects of moieties on intramolecular charge transfer are investigated systematically by using ultrafast pump-probe spectroscopy and the effects of moieties on nonlinear absorption properties by using open aperture Z-scan technique. In order to understand this charge transfer mechanisms, density functional theory calculation of these compounds are made by Dalian University, Chemistry Department and theoretical results support to experimental results.
Pentaaryl BODIPY compounds containing triphenylamine moiety at meso position of BODIPY core have lower fluorescence signals than other studied compounds. The results of ultrafast pump-probe experiments which performed to understand lower fluorescence properties show strong intramolecular charge transfer from moiety to BODIPY core and occurrence of charge transfer state. The reason of fluorescence quenching of these compounds can be explained by occurrence of charge transfer state. Open aperture Z-scan experiments indicate that two photon absorption properties of compounds increase with increasing intramolecular charge transfer. Two photon absorption cross section values increased systematically to 472GM for compound containing three triphenylamine moieties while these values are zero for compounds without intramolecular charge transfer. This thesis indicates that two photon absorption properties of pentaaryl BODIPY compounds can be changed by increasing intramolecular charge transfer. Strong two photon absorption properties in the near infrared region, efficient intersystem crossing and heavy atom free nature of the investigated compounds make them good candidates for two photon photodynamic therapy applications.