Siyano grubu içeren sıvı kristal moleküllerinin elektronik yapıları ve mezomorfik özelliklerinin moleküler mekanik ve kuantum mekaniksel yöntemlerle incelenmesi

Abstract

Gösterge cihazlarında geniş kullanım alanları bulmalarından dolayı, yeni sıvı kristallerin sentezi son on yılda büyük ilgi çekmektedir. Sıvı kristal (LC) moleküllerinin çoğu yapısal olarak birbirlerine çok benzemekle birlikte, her molekülün özelliklerini belirleyen yapı taşı grupların dizilişi farklıdır. Ancak, mesogen moleküllerinin özelliklerine ilişkin eldeki deneysel bilgi son derece kısıtlıdır. Bu nedenle, sıvı kristal moleküllerin özelliklerini belirleyebilmek ve bu özellikleri moleküler yapıya dayanarak açıklayabilmek için, teorik hesaplamalara büyük ölçüde ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, çekirdek yapısının ve alkil zincir uzunluğunun etkisini belirlemek amacıyla, çekirdekleri farklı ve alkil zincir uzunlukları 1 den 10 karbon atomuna kadar değişen, siyanogrubu içeren 5 ayrı mesogen molekülü serisinin yapıları teorik olarak incelenmiştir. Hermolekülün en dayanıklı konformeri moleküler mekanik MMFF hesapları ile konformasyon analizi yapılarak bulunmuştur. İncelenen mesogen molekülleri için kullanılabilecek en uygun kuantum kimyasal yöntemi belirlemek için, en dayanıklı konformerlerin geometri optimizasyonları yarı-ampirik AM1 ve PM3, ab initio Hartree-Fock HF/3-21G ve HF/6-31G*ve Fonksiyonel Yoğunluk Teorisi DFT/B3LYP/6-31G* olmak üzere değişik yöntem ve temel setlerle gerçekleştirilmiştir. Her molekülün optimum geometrik parametreleri, termodinamik ve elektronik özellikleri hesaplanmıştır. Sonuçlar, siyano grubu içeren mesogen moleküllerinin davranışlarının kuantum kimyasal özellikler cinsinden açıklanabileceğini göstermektedir. DFT hesaplamaları, ab initio HF ve yarı-ampirik yöntemlere kıyasla daha doğru sonuçlar vermektedir. Ancak, PM3 yöntemi de deneysel değerlere oldukça yakın sonuçlar verdiğinden bu tür moleküllerin özelliklerinin hesaplanmasında güvenilir biçimde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Bu şekilde, hem bilgisayar hesaplamaları bakımından zamandan kazanılmış hem de çok kısa sürede çok daha fazla bilgiye erişilmiş olunacaktır.