Pyronin Y bileşiğinin sıvı ve misel içeren ortamlardaki fotofiziksel özellikleri ve fotodinamiği
Photodynamic and photophysical properties of pyronine Y in liquids and micellar media
Yazar: BURCU MERYEM AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ARIK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Fotofiziksel özellikler = Photophysical properties

Özet:
Bu çalışmada Pyronin Y (PyY) bileşiğinin fotofiziksel ve fotodinamik özellikleri farklı sıvı ortamlarda incelenmiştir. Ksanten ailesine ait pozitif yüklü bir boyar bileşik olan Pyronin Y'nin farklı yüklere sahip surfaktantlarla ve polar protik çözücüler olan n-alkollerle etkileşimleri absorpsiyon ve floresans spektroskopi teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. n-alkollerde çözücü polaritesinin artışıyla hem absorpsiyon hem de floresans bandlarında daha yüksek enerjili bölgeye kayma gözlenmiştir. PyY'ye ait absorpsiyon ve floresans spektrumlarının bant şiddetinin her üç misel sistem suyla kıyaslandığında suya oranla artış gösterdiği görülmüştür. Bu da misel sistemlerdeki etkileşimin sudaki etkileşimlerden farklı olduğunu, solvatasyonun, yüzey etkileşmelerinin değiştiğini göstermiştir. En güçlü etkileşimin pozitif yük taşıyan PyY bileşiği ile zıt yüke sahip SDS anyonu arasında gerçekleştiği ve etkileşimin elektrostatik kuvvetlerden kaynaklandığı belirlenmiştir. Hesaplanan fotofiziksel değerler PyY'nin mikroçevresinin SDS miselinde diğer sistemlerden farklı olduğunu göstermiştir. Sıcaklık çalışmasında ortamın sıcaklığının artması moleküllerin, moleküler titreşim ve dönme hareketlerini artıracağından, bu ortamlarda ışımasız geçişler artmış, aynı zamanda bu durum floresans özelliğe sahip türün floresans ömürlerinde ve kuantum verimlerinde de azalmalara neden olmuştur. Pyronin Y bileşiğinin n-alkol sistemlerinde ölçülen floresans şiddetlerinden faydalanarak durgun hal floresans anizotropi değerleri hesaplanmıştır. Pyronin Y bileşiğinin alkoller gibi saf çözücülerdeki floresans anizotropi durulması tek (single) eksponansiyeldir. Kritik misel konsantrasyonunun altındaki konsantrasyonlarda hazırlanan surfaktantlarda floresans probumuz olan PyY bileşiği eklendiğinde ölçülen anizotropi değeri düşük bulunmuştur, çünkü prob su fazında kalmıştır. Surfaktant çözeltisi kritik misel konsantrasyonuna yaklaştığında anizotropi değeri belirgin şekilde artmıştır. Bunun sebebi de; miselin içindeki probun rotasyonel difüzyonu kısıtlandığı sürece anizotropi değerinin artmasıdır. Pozitif yüke sahip bir boyar bileşik olan PyY'nin pozitif yüklü surfaktant CTAB ve yüksüz TX-100'e kıyasla, negatif yüklü SDS'ye büyük bir afinite gösterdiği görülmektedir. Bunun sebebi de kulombik etkileşimle açıklanabilir.

Abstract:
In this study, photophysics and photodynamical properties of Pyronine Y (PyY) in different liquid media are investigated. Interactions of Pyronine Y, which is a positively charged pigment compound pertaining to the Xanthene derivatives, with surfactants possessing distinct charges and n-alcohols with polar protic solvents are determined by using the absorption and fluorescence spectroscopy techniques. In n-alcohols, both absorption and fluorescence band shifts to the high energy states are observed by increasing the solvent polarity. It is observed that band intensities of absorption and fluorescence spectra belonging to PyY increase in proportion to the water when compared to every three micelle system water. This suggests that interactions in micelle systems is different from those in water, and solvation, surface interactions modify. It is determined that the strongest interaction occurs between PyY compound carrying positive charge and SDS anion with opposite charge, and this interaction arises from the electrostatic forces. Computed photo-physical values indicate that microenvironment of PyY in SDS micelle is different from other systems. In temperature study, increasing the temperature of environment, which accordingly leads molecules to increase the molecular vibrations and rotations, causes non-radiative transitions in these environments and in turn the decay of fluorescence lifetime of species having the fluorescence characteristic and their quantum performances as well. Steady-state fluorescence anisotropy values are calculated by fluorescence intensities of Pyronine Y compound measured in n-alcohol systems. Fluorescence stability of Pyronine Y compound in pure solvents like alcohols is single exponential. Once the PyY compound being our fluorescence probe is supplemented at surfactants prepared below the critical micelle concentrations, the measured anisotropy value is found out to be low because the probe remains in water phase. When the surfactant in solvent gets closer to the critical micelle concentrations the anisotropy value prominently increases. This is because the anisotropy value increases as long as the rotational diffusion of the probe in micelle is restricted. It is observed that PyY being positively charged pigment compound in comparison with the positively charged surfactant CTAB and uncharged TX-100 shows a higher affinity to the negatively charged SDS. This can be explained by Coulombic interaction.