Ester bağlayıcı grup içeren siyano uçlu çubuksu mesogenler
Cyano terminated rod-like mesogens containing ester linking group
Yazar: ESRA DEPREM
Danışman: PROF. DR. BELKIZ BİLGİN ERAN ; DOÇ. DR. HALE OCAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sıvıların akışkanlık ve katının anisotropik fiziksel özelliklerine sahip olan sıvı kristaller, hem akademik alanda, hem de endüstriyel alanda oldukça dikkat çekmektedir. Bu maddeler, elektronik ve opto-elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılabilen gelişmiş organik materyaller olarak giderek önem kazanmaktadır. Ekran teknolojisindeki kullanımlarının yanında, organik alan etkili transistörlerde (OFET), organik ışık yayan diyotlarda (OLED) ve organik fotovoltaik hücrelerde (OPV) uygulama için organik yarı iletkenler olarak sıvı kristal malzemeler kullanılmaktadır. Kalamitik (çubuk benzeri) sıvı kristaller genellikle esneklik sağlayan alifatik uç zincirlerden ve bir dizi sert aromatik halkadan oluşur. Ayrıca, aromatik halkalar arasında bulunan bağlayıcı birimler, molekülün esnekliğini ve uzunluğunu arttırır ve mesofazın oluşumu için uygun bir geometri sağlar. Uç pozisyonda siyano gibi bir polar grubun varlığı, mesofaz stabilitesini arttırır. Bunun yanında; mesogenik moleküllerde olefinik uç grubun varlığı ise, yeni mesofaz tiplerinin ortaya çıkmasına ve mesofaz segregasyona yol açan siloksan ünitelerin moleküler yapıya dahil edilmesi gibi bazı yapısal modifikasyonları mümkün kılar. Farklı moleküler yapıya sahip mesogenik moleküllerin olefinik uçlarına takılan siloksan grupları, sıvı kristal fazların mesomorfik sıcaklık aralığını genişletmeye imkan sağlamakta ve mesofazda stabilizasyona neden olmaktadır. Bu çalışmada, öncelikle bir uçta siyano grubu diğer tarafta olefin zincir taşıyan yeni kalamitik moleküller sentezlenmiş ve sonrasında bu bileşiklerin hidrosililasyon
reaksiyonu ile siloksan türevleri elde edilmiştir. Bu dizaynla, farklı siloksan ünitelerinin ve zincir uzunluklarının mesogenite üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yeni siyano sübstitüe kalamitik mesogenlerin yapıları, klasik spektroskopik yöntemler (1H-NMR, 13C-NMR) ve elemental analiz (EA) kullanarak aydınlatılmıştır.
Sıvı kristal özellikleri, polarize optik mikroskop (POM) ve differansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) ile belirlenmiştir. Olefin zincire sahip yeni siyano uçlu kalamitik mesogenlerde ortaya çıkan smektik mesofaza ait mesomorfik sıcaklık aralıkları, siloksan ünitenin yapıya girişiyle genişlemiş, erime ve berraklaşma noktaları
belirgin şekilde düşmüştür.

Abstract:
Liquid crystals, which have the mobility of liquids and the anisotropic physical properties of solids at the same time, have attracted much attention in both academic field and industrial area. They have an increasing importance as advanced organic materials to be widely applied in electronic and opto-electronic devices. Besides their uses in display technology, liquid crystalline materials are employed as organic semiconductors for application in organic field effect transistors (OFETs), organic light emitting diodes (OLEDs) and organic photovoltaic cells (OPV). Calamitic (rod-like) liquid crystals are generally composed of aliphatic terminal chains which provide flexibility and a number of rigid aromatic rings. Also, the linking units which are located between aromatic rings increase the flexibility and length of molecule and provide a proper geometry for the occurrence of mesophase.
The presence of a polar group such as cyano at terminal gives rise to increase mesophase stability. Besides, the presence of an olefinic end group in mesogenic molecules enables some structural modifications such as an incorporation of siloxane units into molecular structure which lead to the occurrence of new mesophase types and mesophase segregation. The siloxane groups attached to the olefinic ends of mesogenic molecules which have a different molecular structure allow to expand the mesomorphic temperature range of liquid crystal phases and
cause stabilization in mesophase. In this study, new calamitic molecules carrying a cyano group at one terminal and an olefine chain at the other one has been firstly synthesized and then their siloxane derivatives have been obtained by a hydrosilylation reaction. By this design, the effects of different siloxane units and chain lengths on mesogenity were investigated. The structures of new cyano-substituted calamitic mesogens were characterized by spectroscopic methods (1H-NMR, 13C-NMR) and elemental analysis. The liquid crystalline properties were investigated by using polarised optical microscope (POM) and differential scanning calorimetry (DSC).
Mesomorphic temperature ranges of the smectic mesophase occurred in the new cyano-substituted calamitic mesogens with an olefine chain have expanded by the introduction of the siloxane unit into the structure, and the melting and clearing points have decreased significantly