Işık ile uyarılmış N-etil karbazolun polimerleşmesi

Konjuge polimerler çeşitli elektronik ve optoelektronik cihazların tasarımında kullanılan, günümüzde araştırma bazında yoğun ilgi çeken bir çalışma alanıdır. Yaygın kullanım alanları arasında organik fotovoltaik hücreler, elektrot yapımı, organik yarı-iletkenler, elektrokataliz, korozyon önleyiciler, piller, kaplamalar, elektrokromik cihazlar, ışık yayan diyotlar ve sensörler olarak gösterilebilir. Geniş kullanım alanları sebebiyle, araştırmacılar tarafından devamlı artan bir ilgi gören konjuge polimerler, sentetik yöntemlerinin, uygulamalarının ve endüstriyel özelliklerinin geliştirilmesi için çalışılmaktadır. Konjuge polimerlerin özelliklerini etkileyen unsurlardan biri olan sentez yöntemleri arasında elektropolimerizasyon, oksidatif polimerizasyon ve Suzuki ve Yamomoto gibi kenetleme reaksiyonları gösterilebilir. 1862 yılında Letheby tarafından sentezlenen ve ilk konjuge polimer olma özelliği taşıyan polianilin, o günlerde çok büyük bir etki yaratmamış ve araştırmacıların ilgisini çekmemiştir, çünkü sentezlediği polimerin yapısı ve özellikleri tam olarak anlaşılamamış ve endüstriyel olarak kullanılabilirliğinin olmadığı düşünülmüştür. 20. yüzyıl ortalarında Natta tarafından sentezlenen ve yapısı tam olarak bilinen ilk konjuge polimer olan poliasetilen, gereken ilgiyi daha sonraları çekmiştir. 1968 yılında, Hideki Shirakawa'nın beklemediği şekilde sentezlediği gümüş içeren poliasetilen ince filmin orijinal poliasetilene göre 1000 kat daha iletken olduğu gözlemlenmiş ve araştırmacılar tarafından konjuge polimerler konusu nihayet büyük ilgi uyandırmıştır. Poliasetilenin iletkenlik konusundaki üstün özelliklerine rağmen, havanın oksijeni ve neme karşı dayanıksız olması ve yapısının bozulması sebebiyle endüstriyel uygulama alanları kısıtlanmıştır. Bu kısıtlanmayı ortadan kaldırmak amacıyla araştırmacılar yeni tür konjuge polimer sentezine yönelmişlerdir. Bu olumsuzlukları ortadan kaldırmak ve endüstriyel uygulamalara uygun organik heterosiklik monomerler kullanılarak elde eldilen politiyofen, polipirol, polifenilen and polikarbazol gibi yeni konjuge polimerler sentezlenmiştir. Konjuge polimer sentezinde kullanılan birçok yöntem olmasına rağmen, elektrokimyasal ve oksidatif polimerizasyon yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Konjuge polimerin iletkenliği, sentez yöntemine, kullanılan başlangıç maddelerine, katkı maddelerine ve yüzey morfolojisine bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Yüksüz halde konjuge polimerlerin iletkenliği düşük olması, uygulamalarda çeşitli güçlüklere neden olmaktadır. Bu yüzden, çeşitli katkı maddeleri kullanılarak yüklü hale geçirilen konjuge polimerlerin iletkenlikleri, 1000 kata kadar arttırılabilmekte ve endüstriyel uygulamalarda kullanılabilirliğe elverişli hale getirmektedir. Fotopolimerizasyon; fotobaşlatıcılar ve fotouyarıcılar tarafından, reaksiyonun ışık etkisiyle başlatıldığı, fonksiyel monomerlerin, oligomerlerin ve polimerlerin daha yüksek moleküler ağırlıklı polimerler haline dönüştürüldüğü genel bir polimerleşme yöntemidir. Fotopolimerizasyon, diğer polimerleşme yöntemlerine kıyasla çok daha hızlı gelişen ve kullanım alanı bazında en yaygın olan yöntemdir. Bu yüzden ekonomik ve etkin bir yöntem olarak kullanılmaktadır. Isısal polimerizasyon yöntemlerine göre, düşük enerji gereksinimi nedeniyle çevre dostu olan fotopolimerizasyon, yüksek ürün verimini kısa reaksiyon süreleriyle vermektedir. 21. yüzyılda, fotopolimerizasyon endüstriyel anlamda da ön plana çıkmış, çok çeşitli alanlarda kullanıma sunulmuştur. Endüstiyel alanda, yapıştırıcılar, parlatıcılar, kaplamalar, elektronik cihaz tasarımları, diş dolguları, optik dalga yönlendiriciler ve boyaların sentezinde fotopolimerizasyon yöntemi kullanılmaktadır. Fotopolimerizasyon metodu, dört ana aşamadan meydana gelmektedir. "Başlatma" aşamasında ışık ile etkileşen fotobaşlatıcılar, ışıktan aldığı enerjiyi kullanarak reaksiyonu monomerle etkileşerek başlatırlar. "Büyüme" aşamasında monomerler kullanılarak zincir büyümesi gerçekleşir. "Zincir transfer" aşamasında büyüyen zincirler, ortamda bulunan başka moleküllerden, hidrojen koparmak suretiyle etkinlikleri sonlanırken, dehidrojene olan molekül üzerinden polimerizasyon devam ettirmektedir. "Sonlanma" aşamasında ise ortamda bulunan radikaller, birbirleriyle reaksiyona girerek etkinliklerini kaybederek sonlanmaktadırlar. Fotopolimerizasyon birçok başlık altında incelenmesine rağmen, serbest radikalik ve katyonik fotopolimerizasyon daha yaygın olarak kullanılan yöntemlerdir. Serbest radikal fotopolimerizasyonunda iki tip başlatıcı bulunmaktadır: Reaksiyonun tek bir molekül üzerinden başladığı Tip I ve fotobaşlatıcının yanı sıra yardımcı başlatıcının da bulunduğu Tip II. Katyonik fotopolimerizasyon ise direkt ve dolaylı fotoliz olmak üzere iki ana başlık altında incelenebilir. Bu tezde, yeni bir yöntem ile N-ethylcarbazole monomerini polimerleştirilmesi ve elektrokimyasal özelliklerini incelenmeştir.