Organik ışık yayan diyot (OLED) uygulamalarına yönelik, fosforesans/fluoresans karakterli yeni ıridium bazlı komplekslerin sentezi ve spektroskopik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of the new iridium based complexes with phosphorescence / fluorescence characteristics towards organic light emitting diodes (OLED) applications, and the investigation of theirs spectroscopic properties
Yazar: CANSU SOYALTIN
Danışman: PROF. DR. METİN ÖZER ; DOÇ. DR. SONER ÇUBUK
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Gümüş = Silver ; Kimyasal bileşenler = Chemical component ; Sensörler = Sensors ; Tiyosiyanat = Thiocyanate ; İridyum = Iridium

Özet:
Farklı ligandlar kullanılarak, istenilen özellikte maddeler elde edilmesine olanak veren koordinasyon ve organometalik bileşikler, geniş bir uygulama alanına sahiptirler. Oldukça dikkat çekici olan Ir(III), Ru(III), Eu(III) gibi geçiş metalleri, fotofiziksel özelliklerinin ilginç olması sebebiyle, birçok uygulama alanında kullanılabilir hale gelmiştir. Bu komplekslerin fotostabilite, fotosensör, fotokimyasal ve elektrokimyasal özellikleri iyi olduğu için; fotovoltaik hücreler ve organik ışık yayan diyotlar (OLED) gibi güncel organik elektrolüminesans cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Elektronik cihazların gösterge panellerinde kullanılan OLED sistemleri, yeni bir teknolojidir. Bu cihazlar, renk çeşitliliği, düşük çalışma gerilimleri, ışık parlaklıkları, güç tüketimleri ve kolay fabrikasyona
sahip oldukları için, katot ışınlı tüp (CRT) ve sıvı kristal (LC) göstergelerle karşılaştırıldıklarında daha çok tercih edilmektedir. Enerjinin temiz ve verimli kullanılmasını sağlayan OLED malzemeler, son yıllarda gelişen teknoloji ile hayatımıza girmeye başlamış ve gelecek vadetmektedir. Bu tez kapsamında, hem metal hem de ligand ile OLED uygulamalarına yönelik olarak tasarlanmış ve bu uygulamalarda cihaz verimi ve kararlılığını arttıracağı düşünülen, yeni tip Ir (III) kompleksleri sentezlenmiştir. Bu bağlamda, iridyum-dimer kompleksi; 4-metoksi-2-bromo-piridin ligandı kullanılarak sentezlenip, elde edilen dimerin; trifenilfosfin ve amonyum tiyosiyonat ile reaksiyonuyla yeni tip Ir (III) kompleksleri sentezlenmiştir. Ir (III) komplekslerinin emisyon özellikleri; farklı ligandların kullanılmasıyla, uygulamada önemli
özellik değişimine neden olmaktadır. Fenil piridin ligandının seçilmesinin sebebi ise, bu liganda elektron çekici ve elektron verici (-CF3, --OCH3) grupların sübstitüsyonu ile HOMO-LUMO bant aralığının değiştirilmesi ve Ir (III) komplekslerinin istenilen renklerinin elde edilmesine imkan sunmasıdır. Ayrıca, Ir(III) kompleksinin HOMO enerji seviyesi, trifenilfosfin gibi güçlü yardımcı alan ligandı dahil edilerek azaltılabilir, bu da büyük bir dyörünge bölünmesine yol açar, böylece enerji boşluğunu genişletir ve emisyon buna göre maviye kaydırılır. Ek olarak, konjuge SCNanyonu, t2g ve LUMO orbitalleri arasındaki boşluğu artırmak ve sırayla bu kompleks sınıfının kuantum verimlerini büyütmek için siklometalatlı iridyum(III) komplekslerine dahil edildi. Bu amaçla, OLED uygulamalarında arzu edilen trifenilfosfin ve/veya tiyosiyanat ligandları ile koordineli iki nötr Ir(III) kompleksi tasarladık, sentezledik ve karakterize ettik. Komplekslerin emisyon spektrumları ağır metal iyonlarına duyarlıdır. Mevcut siklometalatlı
iridyum(III) komplekslerinin, etkin mavi yayıcı için bir aday olduğu bulunmuştur. Ir (III) kompleksleri sentezlenip izole edildikten sonra, karakterizasyonları; FT-IR, MALDI TOF ve 1H NMR yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Ağır metal iyonlarına duyarlılığı, fluoresan emisyon spektroskopi yöntemiyle incelenerek; Ag+ iyonunun seçimli tayininde, potansiyel bir fluoresan sensör olarak kullanılabileceği saptanmıştır.

Abstract:
Coordination and organometallic compounds having a wide range of applications can be obtained by using different ligands to obtain substances of the desired properties. Transition metals such as Ir (III), Ru (III) and Eu (III), which are quite remarkable, have become usable in many fields of application due to their interesting photophysical properties. Since these complexes have good photostability, photosensor, photochemical and electrochemical properties are widely used in current organic electroluminescence devices such as photovoltaic cells and organic light emitting diodes (OLEDs). OLED systems used in the instrument panel of electronic devices is a new technology. These devices are more preferred when compared to cathode ray tube (CRT) and liquid crystal (LC) indicators because they have color diversity, low operating voltages, light brightness, power consumption, and easy fabrication. OLED materials, which ensure the clean and efficient use of energy, started to enter our lives with the developing technology in recent years and promises the future. In this thesis, new types of Ir (III) complexes designed for OLED applications with both metal and ligand and thought to increase device efficiency and stability were synthesized. In this context, the iridium-dimer complex; 4-methoxy-2-bromo-pyridine ligand. The resulting dimer; new type Ir (III) complexes were synthesized by reaction with triphenylphosphine and ammonium thiocynate. Ir (III) emission characteristics of complexes; The use of
different ligands leads to significant property changes in practice. The reason for choosing the phenyl pyridine ligand is that by substitution of electron withdrawing and electron donating (-CF3, --OCH3) groups in this ligand, the HOMO-LUMO band gap can be changed and the desired colors of Ir (III) complexes can be obtained. Furthermore, by introducing
strong-field auxiliary ligands, such as triphenylphosphine, the HOMO energy level of the Ir(III) complex can be decreased, resulting in a substantial d-orbital splitting, which widens the energy gap and the emission thus shifts to the blue wavelengths. In addition, the conjugated SCN– anion was inserted into the cyclometalated iridium(III) complexes to widen the distance between the t2g and LUMO orbitals and therefore increase the quantum yields of this class of complexes sequentially. Herein, we have designed, synthesized and characterized two neutral Ir(III) complexes coordinating with triphenylphosphine and/or thiocyanate ligands desirable for example in the OLED applications. The emission spectra of the complexes are sensitive to heavy metal ions. The present cyclometalated iridium(III) complexes were found to be a candidate for the effective blue emitter. After Ir (III) complexes were synthesized and isolated, their characterization were performed with FT-IR MALDI TOF and 1H NMR spectroscopy methods. By examining their sensitivity to heavy metal ions by fluorescent emission spectroscopy, it has been determined that they can be used as a potential fluorescent sensor in the selective determination of Ag+ heavy metal ion.