Bükülmüş molekül geometrili sıvı kristal bileşiklerin tasarımı, sentezi ve karakterizasyonu
The design, synthesis and characterization of bent molecular geometry liquid crystal compounds
Yazar: ÖZNUR YAŞA ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. BELKIZ BİLGİN ERAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Sıvı kristaller = Liquid crystals

Özet:
Sıvı kristallerde gözlemlenen yönelimsel düzen ve hareketliliğin kombinasyonu, makroskopik özelliklerin ortaya çıkışında çok büyük bir öneme sahiptir. Bu benzersiz kombinasyon minimum enerjinin yeni bir konfigürasyonun bulunması ile dış (manyetik, elektrik, kimyasal ve mekanik) uyarılara cevap veren sistemlere olanak verir. Özellikle termotropik sıvı kristaller mobil iletişim ve bilgi işlem sistemlerinin geliştirilmesi için, optoelektronik cihazlarda geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Termotropik sıvı kristallerde, yönelimsel düzen molekülün şekli tarafından belirlenmektedir. Çubuk, disk ve "bent-core" biçimindeki çeşitli organik moleküllerin pek çoğunda sıvı kristal mesofazların oluşumu sıcaklığın etkisiyle meydana gelmektedir.Muz şekilli veya "bent-core" moleküller klasik kalamitik sistemlerden farklı olarak termotropik sıvı kristallerin yeni bir alt sınıfıdır. "Bent-core" moleküllerin fazlarının supramoleküler kiralite ve makroskopik polar düzen oluşturması, son zamanlarda bu moleküllere büyük ilgi gösterilmesine neden olmuştur. Bu molekülere özel ilgi sadece yeni mesofazlar oluşturduğu için değil, "bent-core" bileşiklerin bazılarının ferroelektriklik veya antiferroelektriklik gibi alışılmadık fiziksel özelliklere sahip olmasından dolayıdır. "Bent-core" moleküllerin kendileri akiraldir, fakat özel moleküler düzenlenme simektik tabakalar içinde kiraliteye sebep olur. Muz şekilli bileşiklerin ferroelektrik ve kiralite gibi ilginç özelliklere sahip olmaları nedeniyle, sıvı kristal displays (LCD) gibi teknolojik uygulamalara potansiyel oluştururlar.Asimetrik muz şekilli sıvı kristal moleküllerin tasarımı, sentezi, karakterizasyonu ve mesomorfik özelliklerinin incelenmesini amaçlayan bu çalışmada; yeni "bent-core" bileşiklerinde dallanmış yan zincirlerin bulunmasının, akiral terminal zincir uzunluğunun sistematik olarak değişiminin ve merkezi ünitenin çeşitlendirilmesinin mesomorfik davranışların üzerine etkisi araştırılmıştır. Yeni sentezlenen bileşiklerin yapıları klasik spektroskopik yöntemler (1H-NMR, 13C-NMR ve MS) ve elementel analiz (EA) kullanılarak karakterize edilmiştir. Sıvı kristal özellikleri polarizasyon mikroskobu, diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) ve X-ray analizleri ile aydınlatılmıştır.

Abstract:
The combination of orientational order and mobility observed in liquid crystals has a great significance in the emergence of macroscopic properties. This unique combination allows to respond systems external (magnetic, electrical, chemical and mechanical) stimuli with the found of new a configuration of minimum energy. Especially thermotropic liquid crystals have found a wide application area in the optoelectronic devices for development of information process systems and mobile communication. In the thermotropic liquid crystals, orientational order is determined by the shape of the molecule. The formation of liquid crystal mesophases occurs by the effect of temperature in many of various organic molecules which are shaped as rod, disc and "bent-core"."Banana-shaped" or "bent-core" molecules are new sub-class of the thermotropic liquid crystals as different from the classical calamitic systems. "Bent-core" molecules have recently attracted significant interest due to the occurrence of macroscopic polar order and supramolecular chirality in their liquid crystalline phases. The reason for this particular interest is not only the occurrence of new mesophases, but also some of which possess unusual physical properties, for example ferroelectricity or antiferroelectricity. "Bent-core" molecules are achiral, but the special molecular arrangement induces a chirality into the smectic layers. "Bent-core" compounds have created potential for technological applications such as liquid crystal displays (LCD) due to posses interesting features such as ferroelectric and chirality.In this study which aims the design, synthesis and characterization of unsymmetrical "bent-core" liquid crystal molecules and the investigation of their mesomorphic properties, the effect of the presence of branched moieties, changing the achiral terminal chain length systematically and varying the central units on mesomorphic behaviours in the new "bent-core" compounds were investigated.. The structures of the synthesized new compounds were characterized using classical spectroscopic methods (1H-NMR, 13C-NMR and MS) and elemental analysis. The liquid crystalline properties were investigated by polarization microscope, differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray.