Yeni Nesil Optik ve Elektronik Malzemeler: Tasarım Sentez ve Uygulamalar

Transkript

1 Yeni esil Optik ve Elektronik Malzemeler: Tasarım Sentez ve Uygulamalar Dr FATİH ALGI Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Organik Malzeme Laboratuvarı (LOM)

2 Sensör (Algılayıcı)/Belirteç Derişim kaynaklı kimyasal bilgiyi analitik olarak yararlı bir sinyale dönüştürebilen sistemlere Sensör denir; alıcı/dönüştürücü. 1. Elektrokimyasal sensör 2. Optik sensör 2

3 Algılayıcı/Belirteç Tayin, tespit, kontrol, koruma ve görüntüleme gibi işlemlerde kullanılır. Seçici, duyarlı, kararlı, tekrarlanabilir, geniş ölçüm aralığı, tayin sınırı, ömrü, basit, ucuz olmalı. 3

4 Elektrokimyasal Algılayıcı Herhangi bir etkileşim neticesinde indirgenme-yükseltgenme davranımında meydana gelen değişimlere duyarlı algılayıcılar. 4

5 Alkali Metal İyonu Algılayıcı S S n O O O O O Li +, a +, K + S S n O O O O O Algi ve Cihaner, Tetrahedron Lett., 2008, 49,

6 Optik Algılayıcı Herhangi bir etkileşim neticesinde soğurma ve/veya yayınma spektrumunda meydana gelen değişimlere duyarlı algılayıcılar. Jablonski Diyagramı 6

7 Elektromanyetik Spektrum 7

8 Optik Algılayıcı 8

9 Biyoteknoloji ve Çevre Canlı hücrelerde iyon derişimlerindeki nispeten küçük değişikliklerin dahi çok önemli veya belirgin fizyolojik etkileri görülebilir. 9

10 a + Algılayıcı Floresan sodyum iyon algılayıcı Poronik ve dig., J. Org. Chem., 2013, 78,

11 K + Algılayıcı Floresan potasyum iyon algılayıcı/görüntüleme ajanı Zhou ve dig., J. Am. Chem. Soc., 2011, 133,

12 Ca 2+ Algılayıcı Floresan kalsiyum iyon algılayıcı/görüntüleme ajanı Collot ve dig., J. Am. Chem. Soc., 2012, 134,

13 Protein İşaretleyici Enzim aktivitesine bağlı protein işaretleyici agano ve dig., J. Am. Chem. Soc., 2006, 128,

14 Moleküler ph metre Moleküler ph metre Akkaya ve dig., Org. Lett., 2005, 7,

15 Pb(II) Algılayıcı Moleküler kurşun(ii) algılayıcı/görüntüleme ajanı Chang ve dig., J. Am. Chem. Soc., 2006, 128,

16 Hg(II) Algılayıcı Moleküler civa(ii) algılayıcı Akkaya ve dig., Org. Lett., 2007, 9,

17 Gurubumuzun Çalışmaları: Cd(II) Algılayıcı Cd(II) toksik ancak tarım (gübre) ve endüstride (pil vb) yaygın Metabolizmada düşük derişimde dahi Ca 2+ ve Zn 2+ gibi biyolojik açıdan önemli metal iyonlarının yerini alabilmekte ve - Ca 2+ metabolizması bozuklukları - prostat - akciğer kanseri 17

18 Cd(II) Algılayıcı OHC CHO SeO o C 1 2 Et 3 H BF 3 OEt 2 F F B F F B 3 Pamuk ve Algi, Tetrahedron Lett., 2012, 53,

19 Cd(II) Algılayıcı: MR spektrumu F F B F F B HRMS: Pamuk ve Algi, Tetrahedron Lett., 2012, 53,

20 Cd(II) Algılayıcı F F B F F B F F B F F B Cd 2+ Cd 2+ Pamuk ve Algi, Tetrahedron Lett., 2012, 53,

21 Altın Algılayıcı Altın değerli ve inert bir metal, ziynet eşyası Altın iyonları artirit,tiberkiloz gibi bazı hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır. Ancak Au (III) iyonları; - bazı enzimlere ve DA ya bağlanabilir - karaciğer, - böbrek - sinir sistemi üzerinde tahribata yol açmaktadır. 21

22 Altın Algılayıcı Literatürde altın iyonu algılayıcı çok nadir; 7 örnek var. Altın algılayıcıların tamamı tepkime esaslı. Chem. Commun., 2012, 744. Chem. Commun., 2011, Chem. Commun., 2009,

23 Altın Algılayıcı Altın algılayıcıların tamamı tepkime esaslı. Org. Lett., 2009, Org. Lett., 2010, Org. Lett., 2010, 401. Org. Lett., 2010,

24 BİLİMSEL YEİ BİR YAKLAŞIM Tepkimesiz Au (III) tayini mümkün olabilirmi? Kimya, biyokimya, ilaç ve çevre bilimlerinde güçlü bir talep ve acil bir ihtiyaç var. EtO 2 C H 7 CO 2 Et Br 8 a EtO 2 C CO 2 Et b EtO 2 C Br CO 2 Et Br S c Sn(CH 3 ) 3 EtO 2 C S CO 2 Et S Tepkime koşulları: (a) CuI, K 3 PO 4, DMEDA, C 6 H 5 CH 3, 110 o C, 40%; (b) Br 2, ahco 3, CH 2 Cl 2, 0 o C, 87%; (c) Pd[P(Ph) 3 ] 4, C 6 H 5 CH 3, 110 o C, 88%. Öztaş, Pamuk ve Algi, Tetrahedron, 2013, 69,

25 BİLİMSEL YEİ BİR YAKLAŞIM EtO 2 C CO 2 Et S S HRMS: Öztaş, Pamuk ve Algi, Tetrahedron, 2013, 69,

26 BİLİMSEL YEİ BİR YAKLAŞIM Sulu ortamda oldukça seçici ve etkin algılama. Öztaş, Pamuk ve Algi, Tetrahedron, 2013, 69,

27 BİLİMSEL YEİ BİR YAKLAŞIM Sulu ortamda tepkimesiz altın iyonu tayini yapabilen ilk ve tek floresan belirteç; oldukça seçici ve etkin. Öztaş, Pamuk ve Algi, Tetrahedron, 2013, 69,

28 Bakır(II) Algılayıcı Bakır elektrik-elektronik, kimya, boya, inşaat vb sanayide kullanılır Bakır (II) çeşitli biyolojik işlemlerde kilit rol oynar, Yüksek derişimde toksik etki yapar zira enzim katalizli tepkimelerde kofaktör işlevi gören iyonlarla yer değiştirir - Alzheimer - Parkinson - Wilson - Hipoglisemi - Karaciğere zarar verir Bu sebeple Cu (II) tayin ve tespiti; - Biyolojik - Çevresel (toprak, su vb) - Kimyasal açıdan oldukça önemlidir. - İçme suyunda max. 2x10-5 M 28

29 Çok Kanallı Bakır(II) Algılayıcı? EtO 2 C CO 2 Et Br 2 EtO 2 C CO 2 Et S SnBu 3 EtO 2 C CO 2 Et H 12 ahco 3 CH 2 Cl 2 0 o C Br H 13 Br Pd[P(Ph) 3 ] 4 C 6 H 5 CH 3, 110 o C S H 14 S Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

30 Çok Kanallı Bakır(II) Algılayıcı? EtO 2 C CO 2 Et S H S Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

31 Kanal 1: soğurma Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

32 Kanal 1: soğurma Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

33 Kanal 2: yayınma Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

34 Kanal 2: yayınma Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

35 Kanal 3: redoks Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

36 Üç Kanallı İlk Bakır(II) Algılayıcı EtO 2 C CO 2 Et S H S Hem optik hem de elektrokimyasal özellikleri aynı anda anahtarlanabilen Soğurma (renk), yayınma ve redoks: 3 kanaldan yayın İlk ve tek çok kanallı yeni nesil bir bakır (II) algılayıcı Seçici, ve etkin Hassas: içme suyunda bakır tayini için uygun (6.67x10-7 M tayin sınırı max. 2x10-5 M) Algi, Öztaş ve Algi, Chem. Commun, 2012, 48,

37 SOUÇLAR Biyoloji, kimya ve çevre bakımından önem arzeden çeşitli iyonlara karşı oldukça seçici,hassas ve etkin yeni nesil moleküler algılayıcılar tasarlanmış ve geliştirilmiştir. 37

38 Teşekkür Doç. Dr. Atilla CİHAER Atılım Üniversitesi Yrd. Doç. Dr. Melek PAMUK ALGI Aksaray Üniversitesi Zahide ÖZTAŞ Yüksek Kimyager 38

39 Teşekkür 39

40 TÜBİTAK Finansal Destekler Avrupa Bilim Vakfı (ESF) Avrupa Bilim ve Teknoloji İşbirliği (COST) TÜBA ÇOMÜ 40