Sıvı kristal porfirinlerin elektriksel iletkenlik ve gaz algılama özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Püskürtme (jet-spray) yöntemiyle ince filmleri oluşturulmuş porfirinlerin,kuartz altlık kullanılarak yapılan interdigital transducers (IDT) yardımıyla dcelektriksel özellikleri incelendi. Numunelerin dc elektriksel özelliklerini belirlemekiçin akım-voltaj (I-V) ölçümleri oda sıcaklığından başlayarak erime sıcaklıklarınakadar karanlık ortamda ve azot akışı altında yapıldı. I-V ölçümlerinden maddelerinsıcaklığa bağlı iletkenlik değerleri ve aktivasyon enerjileri hesaplandı. Isıl uyarımlıakım ölçümleri azot akışı (yaklaşık 20 sccm) ortamında 20-145ºC sıcaklık aralığındayapıldı. Bu sıcaklık bölgesinde porfirinlerin katı fazdan sıvı kristal faza geçişleriizlendi ve bu fazlardaki aktivasyon enerjileri belirlendi.Porfirinlerin gaz algılama özelliklerini incelemek için 10 MHz rezonansfrekansına sahip kuartz kristal mikrobalanslar (QCM) kullanıldı. Her bir madde ikiayrı QCM'e kaplandı ve QCM'lerden birer tanesi ısıtılarak sıvı kristal faza geçmelerisağlandı. Daha sonra sensörlerin farklı gazların değişik konsantrasyonlarına karşıtepkileri incelendi. QCM'lerin frekans değişiminden yararlanarak her maddeningazlara karşı duyarlılıkları araştırıldı. Bunun yanında maddelerin farklı durumlarıiçin duyarlılıkları da incelendi. Maddelerin düzenli fazları ile kaplandıkları halleriarasında gazlara karşı duyarlılık farkına rastlanmamıştır. Ama kullanılan üç maddede en iyi tepkiyi toluen gazına karşı vermiştir. Maddelerin tepkisi toluen gazındanmetanol gazına doğru azalarak şu şekilde devam etmiştir: toluen, karbontetraklorür,kloroform, benzen, hekzan, etilasetat, diklormetan, propanol, asetonitril, etanol,metanol.Dc electrical properties of porphyrins whose thin films are formed oninterdigital transducers (IDT) by using jet-spray method are investigated. Todetermine dc electrical properties of the samples, current-voltage (I-V)measurements are done in dark ambient and under nitrogen flow starting from roomtemperature up to the melting temperatures. By using I-V measurements,conductivity values depending on temperature and activation energies of the samplesare calculated. Thermal excited current measurements are done between 20ºC and145ºC under nitrogen flow (approximately 20 sccm). In this temperature range,transitions of phorphyrins from solid to liquid phase are observed and activationenergies at these phases are determined.To investigate the gas sensing properties of porphyrins, quartz crystalmicrobalances (QCM) having 10 MHz resonance frequency are used. Each sample iscoated on two QCMs and one of the QCMs for each sample is heated to obtain liquidcrystal phase of phorphyrins. Then, the reactions of sensors for different gases withdifferent concentrations are investigated. Using the frequency changes of QCMs, thesensitivity of each material to the gases is investigated. Moreover, sensitivities of thesamples for different states are studied. There is no sensitivity difference betweenordered film and `as coated? film. All samples show the best response to the toluenegas. Response of the samples to the gases decreases from toluene to methanol in thisorder: toluene, carbon tetrachloride, chloroform, benzene, hexane, ethylacetate,dichloromethane, propanol, acetonitrile, ethanol, methanol.