PROF. DR. LEVENT TOPPARE

Amperometric cholesterol and alcohol biosensors based on conducting polymers İletken polimer tabanlı amperometrik kolesterol ve alkol biosensörleri

Polipirol (PPy), poli(3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) ve poli(3,4-etilendioksipirol) iletken polimer matrislerinde Pseudomonas fluorescens’tan elde edilen kolesterol oksidaz (ChOx) ve Pichia pastoris’ten elde edilen alkol oksidaz (AlcOx) enzimleri fiziksel yolla tutuklanmıştır. Destek elektrolit olarak sodium dodesilsulfatın, monomerin ve enzimin bulunduğu fosfat tampon çözeltisine gerilim uygulanmasıyla monomerler elektrot yüzeyinde polimerleşirken enzimler de hapsolmuştur. Enzim elektrotlarının amperometrik cevapları medyatörsüz ortamda H2O2’nin yükseltgenme akımının izlenmesiyle elde edilmiştir. Km, Imax gibi kinetik parametreler, kullanım kararlılığı ve raf ömrü tayinleri, pH ve sıcaklıktaki değişimlerin etkileri tüm tutuklama matrisleri için incelenmiştir. Km değerlerine dayanılarak PEDOT matrisinde her iki enzimin de sübstratlarına karşı daha ilgili olduğu kanısına varılmıştır. Alkol biosensörleri piyasada bulunan çeşitli alkollü içkilerde sınamadan önce içkilerde bulunabilen ve sonuçları etkileyebileceği düşünülen glükoz, asetik asit, sitrik asit ve Laskorbik asit içeren ortamlarda test edilmiştir. Daha sonra bu biosensörlerle votka, cin, viski, rakı gibi distillenmiş içkilerde bulunan alkol miktarı tayin edilmeye çalışılmıştır. Bulunan sonuçlar şişelerin üzerinde yazılı çeşitli kromatografik yöntemlerle belirlenmiş sonuçlarla uyum içerisindedir.

Spray processable ambipolar benzotriazole bearing electrochromic polymers with multi-colored and transmissive states Sprey kaplama yapılabilen, ambipolar, multi-elektrokromik ve saydam hallere sahip benzotriazol içeren elektrokromik polimerler

Değişebilen bant aralıkları, yükseltgenme ve indirgenme özellikleri, işlenebilirlikleri ve ucuzlukları nedeniyle ilteken polimerler alanında organik yarı iletkenlere olan ilgi artmıştır. Elektrokromik malzemeleri yükseltgeyerek ve indiregeyerek renklerini değiştirmemiz mümkündür. Çok renkli elektrokromik malzemeler ucuz, esnek görüntü teknolojisinin gerekliliklerini yerine getirebilmektedirler. Bu çalışmada, sprey kaplama yapabilen, ambipolar, florosan ve birçok renkten saydam hale geçebilen elektrokromik iki polimer kimyasal yollarla sentezlenmiştir ve elektrokimyasal özellikleri incelenmiştir. Bu polimerlerin elektrokimyasal özellikleri dönüşümlü voltametre, spektroelektrokimya ve kinetik çalışmalarla incelenmiştir. Polimerler, PTBTPh ve PTBTTh, oksitlendiklerinde birden fazla renk verebilmeleri ve kolayca n tipi katkılanabilir olmaları, düşük potansiyellerde saydam filmler elde etmemizi sağlamıştır. Elektrokimyasal ve spectral sonuçlara gore, bu polimerlerin elektrokromik görüntü aparatlarında kullanılması mümkündür.

Synthesis and electrochromic properties of conducting polymers of 4-(2,5-Di(thiophen-2-yl)-1h-pyrrol-1-yl) benzenamine and their use in electrochromic devices 4-(2,5-Di(tiyofen-2-il)-1h-pirol-1-il)benzenamin? in iletken polimerlerinin sentezi, elektrokromik özellikleri elektrokromik cihazlarda kullanımı

4-(2,5-Di(tiyofen-2-il)-1H-pirol-1-il)benzenamin (SNS-NH2) monomeri, 1,4-di(2-tiyenil)-1,4-butanedion ile benzen-1,4-diamin’in tepkimesiyle sentezlenmiştir. Monomerin kimyasal olarak polimerleştirilmesi sonucunda organik çözücülerde tamamiyle çözünen bir polimer elde edilmiştir. Monomer ile polimerin kimyasal yapıları 1H, 13C Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (NMR) ve Fourier Transform İnfrared Spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edilmiştir. Polimerin ortalama molekül ağırlığı Jel Geçirgenlik Kromatografisi (GPC) ile Mn = 2.2 x 103 gr/mol olarak belirlenmiştir. Monomerin elektrokimyasal polimerizasyonu LiClO4, NaClO4 (1:1) destek elektrolitleri varlığında asetonitrilde sabit gerilim yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. SNS-NH2’nin 3,4-etilendioksitiyofen (EDOT) varlığındaki elektrokimyasal kopolimeri ACN/ NaClO4/ LiClO4 (1:1) çözücü-elektrolit ikilisinde potensiyodinamik metodla elde edilmiştir. Filmlerin iletkenlikleri dört-nokta tekniği ile belirlenmiştir. Dönüşümlü Voltametre (CV) ve UV-VIS Spektrofotometresi kullanılarak monomerin elektrokimyasal davranışı ve iletken polimerlerin redox tepkimeleri belirlendi. Polimer filmlerinin yüzey morfolojisi Taramalı Elektron Mikroskopu ile incelendi. Çalışmanın ikinci kısmı, tersinir olarak iki farklı optik özellik arasında değişim yapma özelliğine, yani iletken polimerlerin en ilginç özelliklerinden biri olan ?elektrokromizm?e adanmıştır. İletken polimerlerin elektrokromik özellikleri spektroelektrokimyasal, kinetik ve kolorimetrik analizler ile tanımlanmıştır. Spektroelektokimyasal analizler ile P(SNS-NH2)’nin elektronik geçisleri ?-?* geçisi ve polaron bantlarının oluşumuna bağlı olarak sırasıyla 376 ve 650 nm de gözlemlenmiştir. En indirgenmiş halinde sarı ve en yükseltgenmiş halinde mavi olan polimerin elektronik bant aralığı 2.12 eV olarak hesaplanmıştır. Kinetik çalışmalar sonucunda homopolimerin değişim yapma özelliği en yüksek kontrast noktasında % 20.7 olarak ölçülmüştür. Spektroelektokimyasal analizler sonucunda kopolimerin, P(SNS-NH2-co-EDOT), her iki homopolimerden de farklı bir elektrokromik özelliğe sahip oldugu gösterilmiştir. Kopolimer, uygulanan farklı potansiyellerde beş değişik renkle multikromik özellik göstermiştir. P(SNS-NH2-co-EDOT) için yapılan kolorimetrik çalışmalar, sentez sırasında uygulanan potansiyelin değiştirilmesiyle bu renklerin kolaylıkla degiştirilebileceğini kanıtlamıştır. Kolorimetri, spektroelektrokimya ve FTIR çalışmalarının sonuçları elektrokromik malzemenin renginin önceden belirlenebilir ve tekrarlanabilir bir biçimde kontrol edilebildiğini göstermiştir. Çalışmanın son kısmında ise, P(SNS-NH2), P(SNS-NH2-co-EDOT) ve poly(3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) kullanılarak dual tip elektrokromik cihazlar kurulup incelendi. Cihazlarin spektroelektrokimyasal özellikleri, elektrokromik çevirmeleri ve açık devre hafızaları Dönüşümlü Voltametre (CV) ve UV-VIS Spektrofotometresi yötemleri kullanılarak araştırılmıştır. Cihazlar, iyi çevirme zamanlarının, uygun optik kontrastlarının ve yüksek dayanıklılıklarının olduğunu kanıtlamışlardır.

Novel donor-acceptor type green polymer bearing pyrrole as the donor unit with excellent switching times and very low band gap and its multichromic copolymers Mükemmel dönüşüm zamanına ve çok küçük bant aralığına sahip, donör grup olarak pirol içeren yeni polimer ve çok renkli kopolimerleri

Nötral halinde yeşil olan poli (2,3-bis(4-tert-butylphenyl)-5,8-di(1H-pyrrol-2-yl) quinoxaline) (PTBPPQ) sentezlenmiş ve bis(3,4-ethylenedioxythiophene) (BiEDOT) ve 4,7-bis(2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-5-yl)-2-dodecyl-2H-benzo [1,2,3] triazole (BEBT)’ le kopolimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Daha sonra bu polimerlerin potansiyel elektrokromik malzeme olarak kullanımı incelenmiştir. Sentezlenen iletken polimerlerin elektokromik özellikleri; spekroelektrokimya, kinetik ve renk çalışmaları gibi yöntemlerle gözlemlenmiştir. Bant aralığı, maksimum soğurulan dalga boyu, katkılandığında oluşan ara haller ve polaron ve bipolaron bantlarının oluşumu gibi iletken polimerlerin kilit özellikleri spekroelekrokimya deneyleriyle incelenmiştir. Homopolimerin ve kopolimerlerin dönüşüm zamanları ve optik kontrastlarını hesaplamak için kinetik çalışmaları yapıldı. Donör-akseptör yeşil polimerden beklendiği gibi, homopolimer biri 408 diğeri 745 nm de olmak üzere farklı iki soğurma bandı göstermektedir. Ayrıca, homopolimer mükemmel dönüşüm zamanına (0.1 sn, 0.3 sn, 0.6 sn) ve tatmin edici optik kontrasta sahiptir. TBPPQ ile BiEDOT ve BEBT `in kopolimeri elektrokimyasal olarak sentezlendi ve karakterizasyonu yapıldı. Sentezlenen kopolimerler farklı elektrokromik özellikler ve multikromik özellik göstermektedirler. BiEDOT ve BEBT farklı yükseltgenme potansiyellerine sahip olmalarına rağmen , sentezlenen kopolimerler birbirlerine benzer yükseltgenme-indirgenme özellikleri göstermektedirler. Monomer içermeyen çözeltide iki kopolimerde uygulanan farklı potansiyellerde mor, gri, açık yeşil ve şeffaf mavi olmak üzere dört farklı renk göstermektedirler. BiEDOT ve BEBT ile yapılan kopolimerizasyon hem bant aralığının azalmasını, hemde elekrokromik ve optik özelliklerin daha iyi olmasını sağlamıştır. Bu durum, elektrokimyasal kopolimerizasyonun kinokzalin türevlerinin elektrokromik özelliklerinin güçlendirilmesi için çok yararlı bir yöntem olduğunu göstermiştir. Unutulmamalıdır ki PTBPPQ iyileştirilmiş dönüşüm zamanlı, nötral halinde yeşil nadir polimerlerdendir. Bu yüzden, PTBPPQ görüntü teknolojisinde kullabilecek yeşil polimerik malzemedir.

The synthesis of donor-acceptor type electroactive monomers bearing pyrrole and selenophene as the donor moieties and their polymers Donör grup olarak selenofen ve pirol içeren donör akseptör tipi elektroaktif monomerlerlerin ve polimerlerinin sentezi

Elektroaktif monomerler elektrokromik cihazlar, LED ve güneş pilleri gibi birçok cihaz uygulamalarında aktif yüzey olarak kullanılırlar. Pirol ve Selenofen içeren polimerler elektrokromik komponentlerden biri olarak işlev görürler. Benzotiodiazolün, selenofen ve pirol birimleri ile eşleştirilmesi ile sentezlenen monomerler donör akseptör tipi polimerlerin eldesinde kullanılabilir.Bu donör akseptör tipi monomerler poli(4,7-di(1H-pyrrol-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole P(PYBTPY) and poli(4,7-di(selenophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole P(SEBTSE) sırası ile brominasyon, stanilasyon ve Stille-coupling reaksiyonları ile sentezlenmiştir. Polimerlerin elektrokimyasal ve elektrokromik özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir.

Benzyl functionalized benzotriazole containing conjugated polymers: Effect of substituent position on electrochromic properties and synthesis of crown ether functionalized electrochromic polymers Benzille fonksiyolandirilmiş benzotriazol içeren konjüge polimerler: Sübstitüent konumunun elektrokromik özelliklere etkisi ve nafto taç eter içeren elektrokromik polimerlerin sentezi

Yapısal değişikiklerin elektrokimyasal ve opteelektronik özelliklere etkisini incelemek üzere elektron verici ve electron çekici heterosikliklerin birleştirilmesi ile yeni ?-konjügasyonlu monomerler sentezlenmiştir. Triazol halkasının uygun yerlerinden benzil takılmış elektronca yetersiz benzotriazol grubu, elektron verici gruplar içeren etilendioksitiyofen ve tiyofen ile eşleştirilerek, dört farklı monomer ,1-benzil-4,7-di(tiyofen-2-il))-2H-benzo[d][1,2,3] triazol (BBTA), 2-benzil-4,7-di(tiyofen-2-il))-2H-benzo[d][1,2,3] triazol (BBTS), 1-benzil-4,7-bis(2,3-dihidrotiyeno[3,4-b]dioksin-5-il)-2H-benzo [d][1,2,3] triazol (BBTEA), 2-benzil-4,7-bis(2,3-dihidrotiyeno[3,4-b]dioksin-5-il)-2H-benzo[d][1,2,3]triazol (BBTES),elde edilmiştir. Ayrıca, Taç eter grubunun polimerlerin elektrokimyasal ve optelektronik özelliklere etkisini görmek amacıyla EDOT ve tiyofen ile sonlandırılan naftalin-2,3-taç eter içeren monomerler, 14,19-bis(2,3-dihidrotiyeno[3,4-b][1,4]dioksin-5-yl)-nafto[2,3-b][1,4,7,10,13] pentaokzasiklopentadekan (ENCE), 14,19-di(tiyofen-2-il)- nafto[2,3-b][1,4,7,10,13] pentaokzasiklopentadekan (TNCT), sentezlenmiştir. Dönüşümlü voltametri, UV-Vis-NIR spektroskopisi ve kolorimetre teknikleri kullanılarak monomerlerin ve polimerlerin elektrokimyasal ve optoelektronik özellikleri incelenmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlara göre, monomerlere bağlanan her farklı grubun, bağlanma konumunun ve elektron verici grubun gücünün polimerlerin redoks davranışına, optik band aralıklarına, elde edilen renklere ve renk sayılarına etkisi olduğu belirlenmiştir.

Synthesis and electrochromic properties of a multichromic, conducting, soluble polythiophene derivative and its copolymer Multikromik, iletken, çözünür bir politiyofen türevinin sentezi, elektrokromik özellikleri ve kopolimeri

Yeni bir politiyofen türevi, 2,3-bis(4-tert-butilfenil)-5,8-bis(4-hekziltiyofen-2-yl)kinoksalin(HTQ), elektrokimyasal ve kimyasal yöntemlerle sentezlenmiş ve elektrokimyasal özellikleri çalışılmıştır. Monomer elektrokimyasal olarak TBAPF6 destek elektroliti varlığında dikolorometan-asetonitril (5:95, v:v) içerisinde polimerleştirilmiştir. Monomer ve çözünür polimerin karakterizasyonunda Nükleer Manyetik Rezonans tekniği (1H-NMR, 13C-NMR) kullanılmıştır. Polimer ayrıca Jel Geçirgenlik Kromatografisi (GPC) ile de karakterize edilmiştir. Polimerin spektroelektrokimya ve çevirme zamanı çalışmaları , UV-vis spektrofotometresi ve dönüşümlü voltametri kullanılarak yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda polimerin üç farklı renge sahip multikromik bir malzeme olduğu gözlemlenmiştir. Kimyasal polimerin elektrokimyasal ve spektral çalışmaları, spreyle ITO cam üzerine kaplanarak yapılmıştır. Monomerin (HTQ), 3,4-etilendioksitiyofen (EDOT) ile elektrokimyasal kopolimerizasyonu da gerçekleştirilmiştir. Kopolimer, dönüşümlü voltametri ve spektroelektrokimya çalışmaları ile karakterize edilmiştir. Kopolimerin bant aralığı 1.4 eV, optik kontrastı % 34 ve çevirim zamanı 1 saniyeden daha kısa olarak hesaplanmıştır.

Combination of donor characters in donor-acceptor-donor type polymers containing benzothiadiazole and quinoxaline as the acceptor units Farklı donör gruplarının donör-akseptör-donör tipi benzotiyadiazol ve kinoksalin içerikli polimerler üzerine etkileri

Donör-akseptör-donör yaklaşımı düşük bant aralığına sahip polimerlerin sentezlemenin etkili yollarından biridir. Donör-akseptör-donör yaklaşımıyla sentezlenen monomerler, yüksek HOMO düzeyine sahip donör ile düşük LUMO düzeyine sahip akseptörün birleşimiyle düşük bant aralığına sahip olurlar. Bu nedenle, yeni donör-akseptör polimer, esas bileşenlerinin herhangi birine göre daha düşük bir bant aralığına sahip olur. Bu bakımdan, bu çalışmada, yeni elektroaktif, farklı donör gruplar içeren benzotiyadiazol ve kinoksalin monomerleri sentezlenerek farklı donör grupların donör-akseptör-donör tipi polimerlerin elektronik ve optik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Elde edilen monomerler 1H ve 13C NMR gibi teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Monomerlerin ve elektrokimyasal sentezlenen iletken polimerlerin elektrokimyasal davranışları, dönüşümlü voltametri ile çalışılmıştır. Ayrıca polimerlerin elektrokromik özellikleri; spektroelektrokimyasal, kinetik ve kolorimetrik çalışmalar gibi değişik metotlarla araştırılmıştır. Farklı iki donör grubu içeren polimerlerin, tek tip donör grubu içeren polimer eşlerinin kopolimeri gibi davranabileceğini göz önüne alarak tek tip donör grubu içeren polimer eşlerinin kopolimerizasyonu ve özellikleri incelenmiştir.

Electrochromic and photovoltaic applications of benzotriazole bearing donor accpetor type conjugated polymers Benzotriazol içeren donör akseptör tipi polimerlerin elektrokromik ve fotovoltaik uygulamaları

Organik yarı iletkenler; elektrokromik cihazlar, ışık yayan diyotlar ve güneş pillerinde aktif katman olarak kullanılabildikleri için ilgi çekmektedirler. Donör-Akseptör teoriye göre sentezlenmiş benzotriazol içeren polimerler organik elektronik cihazlar için uygun adaylar olmuşlardır. Polimer zincirine benzotriazol birimleri eklemek bu malzemelerin optik özelliklerini artırmıştır. Benzotriazol hekzil tiyofen ya da pirole katılarak polimerleştirilip donör-akseptör tipi polimerler olarak kullanılabilirler. Bu malzemeler hızlı dönüşümlü elektrokromik cihazlarda ve yüksek verimli güneş pillerinde kullanıılabilecek güçlü adaylardır.Tez çalışmaları boyunca,poli(2-dodesil-4,7-bis(4-hekzilthiyofen-2-il)-2H-benzo[d][1,2,3]triazol) (PHTBT) ve poli(2-dodesil-4,7-di(1H-pirol-2-il)- 2H- benzo [d] [1,2,3] triazol) (PPyBT) N-alkilasyon, bromlama, kalaylama ve Stil birleştirme reaksiyonlarıyla sentezlenip polimerleştirilecek ve bu polimerlerin elektrokromik ve fotovoltayik özellikleri detaylı olarak çalışılacaktır.

Realization of neutral state green polymeric materials İndirgenmiş halinde yeşil polimerik malzemelerin gerçekleştirilmesi

Yüksüz halinde üç tamamlayıcı renkten (kırmızı, yesil ve mavi) birini gösteren yükseltgendiğinde (veya indirgendiğinde) yüksek geçirgenliğe sahip elektrokromik polimerler , elektrokromik ve görüntü cihazları uygulamaları alanında cok önemli bir yere sahiptir. Mavi ve kırmızı rengi yansıtması için malzemenin bir tane soğurma bandı olmalıdır. Fakat yeşil renk elde etmek için en az iki soğurma bandına ihtiyaç vardır ve bu bantlar aynı uygulama gerilimi ile kontrol edilmelidir. Akıllı camlarda ve görüntü cihazlarında kullanılabilmesi için iki hal arasındaki optik kontrastın iyi olması gerekmektedir. Bu nedenle malzemenin iki soğurma bandına sahip olması ve yükseltgendikçe renksiz hal alması gerekmektedir. Donör-akseptör moleküller bu problemi çözmek için anahtar malzemelerdir. Aynı zamanda donör-akseptör moleküller, bu birimler arasında yüksek çift bağ karakterinin yarattığı rezonanstan dolayı bant aralığını düşürürler. Bu tip malzemelerin üretiminin karmaşık doğasında donör akseptör yaklaşım kilit nokta olduğu için, özgün donör akseptör tipi malzemeler sentezlenmiş ve elektrokromik özellikleri detaylıca incelenmiştir. PBDT, yüksek geçirgenliğe sahip ilk yeşil elektrokromik malzemedir. PDETQ, literatürdeki sınırlı sayıda olan indirgenmiş halinde yeşil elektrkromik malzemelerden birtanesidir. PDEQ ise indirgenmiş halinde yeşil yükseltgenmiş halinde yüksek geçirgenliğe sahiptir.