Kuantum kimyasal hesaplamalar ile konjuge monomerlerin tasarımı
Design of conjugated monomers with quantum chemical calculations
Yazar: UĞUR ÖNER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SULTAN FUNDA GÖRKEM
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Günümüzde yarı iletken malzemeler, ışık ve elektrik enerjilerinin birbirine dönüştürüldüğü optoelektronik cihazlarda, bu çevrimin gerçekleştirildiği birimler olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Organik bileşiklerin üretim maliyetlerinin düşük olması, çeşitli uygulama yöntemlerine olanak sağlamaları ve elektronik özelliklerinin ihtiyaca göre ayarlanabilir olması sayesinde bu bileşikler, yarı iletken malzeme araştırmalarında son zamanlarda öne çıkmıştır. İki tiyofen halkasının kaynaşması sonucu oluşan tiyeno[3,2-b]tiyofen bileşikleri üzerine yapılan araştırmalar; kimyasal ve termal kararlılıkları, kolay modifiye edilebilmeleri ve elektronca zengin olmaları sebebiyle son otuz yıllık süreçte istikrarlı bir artış göstermiştir. Bu tez çalışmasında, bazı donör – akseptör sistemlerin organik güneş pillerinde yarı iletken malzemeler olarak kullanım potansiyelleri teorik yöntemlerle incelenmiştir. Bu amaçla, tiyenotiyofen izomeri olan tiyeno[3,2-b]tiyofenin türevleri tasarlanmıştır. Tasarlanan moleküllerin incelenmesinde, ab-initio yöntemler ile DFT yöntemini bir araya getiren hibrit yoğunluk fonksiyon teorisi tercih edilmiştir. Kimyasal hesaplamalarda B3LYP korelasyonu ve 6-31G(d,p) polarize temel seti bir arada kullanılarak gerçeğe en yakın verilerin elde edilmesi amaçlanmıştır. Yürütülen bu hesaplamalar sonucu elde edilen bant eşik enerjisi değerleri baz alınarak, bu bileşiklerin sentezlenmesi durumunda elde edilmesi muhtemel sonuçlar ortaya konmuştur.

Anahtar Kelimeler: Tiyenotiyofen, Organik Güneş Pilleri, Bant Eşik Enerjisi, DFT

Abstract:
Nowadays, semiconductor materials are frequently used as transducers in optoelectronic devices where light and electrical energies are converted to each other. Organic compounds have recently become prominent in research of semiconductor materials due to their low production costs, their ability to provide a variety of application methods, and their tunable electronic properties. Research on thieno[3,2-b]thiophene compounds that formed by the fusion of two thiophene rings have shown a steady increase in the last three decades due to their chemical and thermal stability, easiness of their modification process and electron rich structures. In this dissertation work, the usage potential of some donor – acceptor systems as semiconductor material in organic solar cells are examined theoretically. In this purpose, thieno[3,2-b]thiophene derivatives, which is a thienothiophene isomer, have been designed. Hybrid density function theory which combining ab-initio methods with DFT was preferred for investigation of the designed molecules. In chemical computations, B3LYP correlation and 6-31G(d,p) polarized basis set were used together to obtain the most realistic data. As a result of these computation process, obtained band gap energy values revealed usage potential of these compounds as a semiconductor.

Keyword: Thienothiophene, Organic Solar Cells, Band Gap Energy, DFT