Photophysical properties and ultrafast excited-state dynamisc of new organoboron derivatives

Abstract

Bu tezin amacı, çeşitli uygulamalarda kullanılabilme potansiyeli olan ve umut vaat eden indol içeren yeni bor komplekslerini ve özelliklerini araştırmaktır. Bu bileşikler, çok yönlü kimyaları, fotofizikleri ve özel amaçlar için özelleştirilebilen fotokimyasal özellikleri nedeniyle ilgi çekicidir. Araştırmamız, indolil-7-imin çerçevesine dayanan yeni N-N bor komplekslerinin tasarlanması, sentezlenmesi ve fotofiziksel özelliklerinin araştırılmasına odaklanmıştır. Tez kapsamında ilk olarak indol ve indol grupları içeren bor kompleksleri sentezlendi. Akabinde, MALDI-TOF kütle spektrometrisi, NMR spektroskopisi, FT-IR spektroskopisi ve tekli X-ışını kristalografisi dahil olmak üzere çeşitli teknikler kullanarak bileşiklerin yapı analizleri gerçekleştirildi. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve termogravimetrik analiz (TGA) gibi yöntemleri kullanarak bileşiklerin termal özellikleri belirlendi. Bu komplekslerin fotofiziksel özelliklerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması için, kararlı durum absorpsiyonu, floresans ve ultra hızlı geçici spektroskopi dahil olmak üzere çeşitli analitik araçlar kullanarak, çeşitli solvent ortamlarındaki bu komplekslerin fotofiziksel özelliklerini ve uyarılmış durum dinamikleri analiz edildi. Ayrıca, deneysel bulguları hesaplamalı kimya yöntemi ile karşılaştırmak amacıyla bileşiklerin hem temel durum hem de uyarılmış durum dinamikleri hesaplamalı kimya yöntemiyle belirlendi. Bu yeni bileşiklerin sahip olduğu mükemmel fotofiziksel özelliklerinden en dikkat çekici olanı molekül içi yük transferi (ICT) olgusu oldu. ICT'nin, büyük Stokes kaymaları ve solvent polaritelerine bağlı olarak ayarlanabilir emisyonlar da dahil olmak üzere bileşiklerin bir çok eşsiz özelliklerinden sorumlu olduğu belirlendi. Araştırmamız yeni inidol türevi bor komplekslerinin molekül içi yük aktarımı (ICT) süreçlerine ışık tutmanın yanı sıra eşsiz fotofiziksel özelliklerine dair yeni bilgilerde sağladı. Elde edilen bulgular, bu tür malzemelerin bilimsel ve teknolojik alanlardaki uygulamalarının önünü açma potansiyeli taşımaktadır.

The aim of the thesis delves into indole-containing boron complexes, which hold significant promise for various applications. These compounds are appealing due to their versatile photophysical and photochemical characteristics that can be customized for specific purposes. Our research focuses on synthesizing, and investigating the photophysical properties of novel N-N boron complexes based on the indolyl-7-imine frameworks. These unique compounds exhibit intriguing photophysical features, with the most notable being the phenomenon of intramolecular charge transfer (ICT) which involves large Stokes' shifts and adjustable emissions depending on solvent polarities. The targeted compounds were characterized by using various techniques, including MALDI-TOF mass spectrometry, NMR spectroscopy, FT-IR spectroscopy, and single X-ray crystallography. The thermal properties of the compounds were investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). To gain a comprehensive understanding of the photophysical properties of these complexes including steady-state absorption, fluorescence, and ultrafast transient spectroscopy were employed. These techniques enable us to explore the photophysical characteristics and excited-state dynamics of the complexes in various solvent environments. Furthermore, we complement the experimental results with computational methods to study both the ground state and excited state dynamics of the compounds, comparing our findings with experimental results. Our research light on the prevalent role of ICT processes in these compounds, enhancing our understanding of their photophysical properties. The overarching objective of this thesis is not only to advance our comprehension of these fascinating compounds but also to pave the way for their potential applications in various scientific and technological domains.