Muz şekilli sıvı kristallerin sentezi, karakterizasyonu ve mesomorfik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of synthesis, characterization and mesomorphic properties of banana shaped liquid crystals
Yazar: ÇİĞDEM YÖRÜR GÖRECİ
Danışman: PROF. DR. BELKIZ BİLGİN ERAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Sıvı kristal yöntemi = Liquid crystal technique

Özet:
Sıvı kristaller anisotropi ve akışkan özelliğinin alışılmamış birleşimi sonucu ortaya çıkan ilginç malzemelerdir. Bu bileşiklerde mesofazın ortaya çıkışını ve özelliklerini, organik molekülün geometrisi, kimyasal yapısı ve kararlılığı belirler. Bükülmüş molekül geometrisine sahip `bent-core' sıvı kristaller, klasik kalamitik ve diskotik mesogenlerden farklı mesomorfik özellikleri ve teknolojik uygulamalar için dikkat çeken (anti)ferroelektrik davranışları nedeniyle son yıllarda pek çok araştırmacının ilgi alanı haline gelmiştir. Bu moleküller eğimlerinden dolayı ortaya çıkan polar düzenleri ve supramoleküler kiraliteleri nedeniyle çok farklı mesofaz türlerine ve önemli elektrooptik özelliklere sahiptir.Yeni sıvı kristal bileşiklerin dizaynı, sentezi ve karakterizasyonunu amaçlayan bu çalışmada, bükülmüş molekül geometrisine sahip, merkezi çekirdek ve terminal zincirleri sistematik olarak çeşitlendirilmiş sıvı kristal serileri sentezlenmiştir. Bu serilerde mesomorfik özellikler üzerine sübstitüent ve mikrosegregasyon etkilerininin kombine edilerek incelenmesi planlanmıştır. Bu amaçla 4-pozisyonunda farklı polar sübstitüentlere sahip resorsinol türevi `bent-core' mesogenler ve bu bileşiklerin farklı karbosilan/oligosiloksan ünitelerini içeren türevleri elde edilmiştir. `Bent-core' bileşiklerde, terminal alkil zincirlerinin uçlarına hacimli siloksan segmentinin girişi, mesomorfizmde önemli değişikliklere sebep olmuştur.Sentezlenen tüm bileşiklerin yapıları 1H-NMR, 13C-NMR, 29Si-NMR ve MS spektroskopik yöntemleri ve elemental analiz (EA) ile aydınlatılmıştır. Yeni `bent-core' bileşiklerin mesomorfik özellikleri, polarizasyon mikroskobu (PM), diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC), mesofaz X-ray analizleri ve elektrooptik ölçümler kullanılarak belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Sıvı kristaller, `bent-core' sıvı kristaller, supramoleküler kiralite, elektrooptik materyaller, ferroelektrik çevrilme.

Abstract:
Liquid crystals are very interesting materials owing to their combination of anisotropy and fluid properties. The formation of mesophases and their properties in these molecules depend upon the geometry, chemical structure and the stability of the organic molecule. Recently, most of the researchers have focused on `bent-core? liquid crystals having bent-shaped molecular geometry because they have gained considerable attention due to their different mesomorphic properties than classical calamitic and discotic mesogens and also (anti)ferroelectric behaviour suitable for technological applications. These molecules have various kinds of mesophases and electrooptical properties because of their tilted structure resulting in a polar order and supramolecular chirality.The aim of this study is to design, synthesize and characterize new `bent-core? liquid crystal molecules. With the intention of determining the combined effect of substituents and microsegregation on the mesomorphic properties, the series of bent-core liquid crystal molecules with different central cores and variable terminal chains were synthesized. `Bent-core? mesogens, consisting resorcinol derivates with different polar substituents on the 4-position as the cores and terminal chains having of carbosilane/oligosiloxane units were obtained. As a result, it was determined that the addition of bulky siloxane segments to the end of alkyl chains causes important changes in mesomorphism.The structure of new compounds were identified by 1H-NMR, 13C-NMR, 29Si-NMR and MS spectroscopic methods and elemental analysis. Mesomorphic properties of new `bent-core? compounds were determined by polarization microscope (PM), differential scanning calorimetry (DSC), mesophase X-ray analysis and electrooptic measurements.Keywords: Liquid crystals, `bent-core? liquid crystals, supramolecular chirality, electrooptic materials, ferroelectric switching.