Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73881
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorNawee Kungwan-
dc.contributor.advisorPraput Thavornyutikarn-
dc.contributor.advisorChanisorn Ngaojampa-
dc.contributor.advisorProtons-
dc.contributor.authorChattarika Sukpattanacharoenen_US
dc.date.accessioned2022-08-16T10:14:56Z-
dc.date.available2022-08-16T10:14:56Z-
dc.date.issued2021-03-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/73881-
dc.description.abstractLuminescent materials regarded as one of the most promising materials for light-emitting technology have been focused on their developments in modern society. Generally, the photophysical properties of luminescent materials are dependent on the nature of their structure, solvent used, and molecular packing in solid-state which are typically used as the key factors to modulate the emission spectra. Thus, understanding the effect of various factors on photophysical properties is indispensable in the molecular design of luminescent materials having suitable photophysical properties and improving the performance of light emitters. Computational calculations have striven to gain insights by applying computational techniques to understand the nature of chromophores in the excited state. Herein, the computational studies on photophysical properties of three selected systems consisting of (i) 3HF and its derivatives, (ii) 3HQ complexing with solvent molecules, and (iii) Pt(II) complexes were performed. Firstly, the heteroatom effect on the photophysical properties and excited-state intramolecular proton transfer processes (ESIntraPT) of 3HF and its derivatives were theoretically investigated both static and dynamic calculations. The ESIntraPT process of 3HSO is the fastest among 3HX in accordance with its highest intramolecular hydrogen bond strength, lowest PT barrier, and highest exothermic reaction. Nevertheless, after the ESIntraPT is complete, the structure of 3HSO is twisted leading to no observation of keto emission spectra in the experiment. Secondly, based on the static calculation, the investigation of polar solvents (DMSO, CH3OH, and H2O) effects on excited state proton transfer processes, both intramolecular hydrogen bond (Intra-HB) and intermolecular hydrogen bond (Inter-HB) conformers of 3HQ complexing with solvent molecules are attributed to their enol and keto emission peaks depending on type of solvent used particularly CH3OH and H2O but not for DMSO in which its keto emission might be from only 3HQ(DMSO)-intra leading to its lower intensity ratio of dual emission compared to those of CH3OH and H2O. This sensitivity of 3HQ with solvent used indicates that 3HQ can be potentially utilized as polarity-sensitive fluorescence ratiometric probes. Based on-the-fly dynamic simulations, ESIntraPT processes are possible for all Intra-HB conformers while ESInter double-PT processes are only plausible for 3HQ(CH3OH)-inter and 3HQ(H2O)-inter but not for 3HQ(DMSO)-inter. Moreover, ESInter double PT mechanisms of 3HQ(CH3OH)-inter and 3HQ(H2O)-inter conformers are stepwise judged from the time lag between the first and second proton transfers. Finally, the cooperativity effects and the changes in the photophysical properties of aggregates and excimers Pt(II) complexes were examined in which the cooperative effects in trimer excimers led to shortened Pt···Pt contacts as compared to the trimer aggregates. The main electronic transition changes from 3LC/3MLCT to 3MMLCT characters in aggregated species and the total interaction energy on trimer excimers are subtly controlled by the electrostatic and dispersion terms. Moreover, the synergistic effects are associated with a striking change in the photophysical properties when moving from very isolated unit to aggregate species, i.e., yielding red-shifted emission bands and larger photoluminescence quantum yields which are beneficial toward attaining very efficient near-infrared OLEDs. All obtained information from this dissertation would be very helpful in the molecular design of ESPT molecules for fluorescent probes and Pt(II) metal complexes for organic light-emitting diode applications.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherChiang Mai : Graduate School, Chiang Mai Universityen_US
dc.titleTheoretical insights on the influence of Heteroatom substituents, polar solvents, and aggregations of luminescent materialsen_US
dc.title.alternativeการศึกษาทางทฤษฎีเกี่ยวกับอิทธิผลของหมูแทนที่เฮเทอโรอะตอมตัวทำละลายที่มีขั้วและการจัดเรียงโมเลกุลต่อสมบัติเชิงแสงของวัสดุเรืองแสงen_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshFluorescence-
thailis.controlvocab.lcshLight-
thailis.controlvocab.lcshMolecules-
thesis.degreemasteren_US
thesis.description.thaiAbstractในปัจจุบันวัสดุเรืองแสงได้ถูกศึกษาอย่างกว้างขวางเนื่องจากให้สมบัติเชิงแสงที่เป็นเอกลักษณ์และมีความน่าสนใจเป็นอย่างมากสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีทางแสง โดยทั่วไปสมบัติเชิงแสงของวัสดุเรืองแสงขึ้นอยู่กับโครงสร้างตัวทำละลายที่มีขั้วและการจัดเรียงโมเลกุล ดังนั้นองค์ความรู้เกี่ยวกับอิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อสมบัติเชิงแสงเป็นสิ่งที่สำคัญต่อการออกแบบวัสดุเรืองแสงที่ให้แสงที่ต้องการ รวมทั้งการพัฒนาประสิทธิภาพของวัสดุเรืองแสง การคำนวณเชิงคอมพิวเตอร์สามารถอธิบายเกี่ยวกับพฤติกรรมของสารเรืองแสงหรือโครโมฟอร์ที่สภาวะกระตุ้นได้อย่างครอบคลุม ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงใช้การคำนวณเชิงคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาสมบัติเชิงแสงของระบบที่สนใจทั้งหมดสามระบบ ซึ่งประกอบด้วย (1) 3HF และอนุพันธ์ของ 3HF (2) 3HQ และโมเลกุลของตัวทำละลาย (3) สารประกอบโลหะเชิงซ้อนแพลทินัม โดยงานวิจัยแรกศึกษาอิทธิพลของเฮเทอโรอะตอมต่อสมบัติเชิงแสงและกระบวนการถ่ายโอนโปรตอนของ 3HF และอนุพันธ์ของ 3HF โดยใช้วิธีการตรวจสอบทางทฤษฎีทั้งเชิงสถิตศาสตร์และเชิงพลศาสตร์ จากการศึกษาพบว่ากระบวนการถ่ายโอนโปรตอนภายในโมเลกุลของ 3HSO เกิดเร็วที่สุดเมื่อเทียบกับอนุพันธ์อื่นๆ ซึ่งสอดคล้องกับความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลที่แข็งแรงที่สุด พลังงานต้านการเกิดกระบวนการถ่ายโอนโปรตอนที่ต่ำและเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน แต่อย่างไรก็ตามหลังจากการถ่ายโอนโปรตอนภายในโมเลกุลเสร็จสมบูรณ์แล้วโครงสร้างคีโตฟอร์มของ 3HSO เกิดการบิดเบี้ยวและไม่มีการเรืองแสงเกิดขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับผลการทดลองที่ไม่สามารถตรวจวัดการเรืองแสงของคีโตฟอร์มของ 3HSO ได้ สำหรับงานวิจัยที่สองใช้การคำนวนเชิงสถิตศาสตร์และพลศาสตร์เพื่อศึกษาอิทธิพลของตัวทำละลายมีขั้ว (ไดเมททิลซัลฟอกไซด์ เมทนอล และน้ำ) ต่อกระบวนการถ่ายโอนโปรตอนทั้งภายในโมเลกุลและระหว่างโมเลกุลที่สภาวะกระตุ้น จากการศึกษาเชิงสถิตศาสตร์พบว่า การเรืองแสงของอีนอลและคีโตฟอร์มของ 3HQ ขึ้นอยู่กับชนิดของตัวทำละลายที่ใช้ ความไวต่อสิ่งแวดล้อมของ 3HQ ชี้ให้เห็นว่า 3HQ สามารถใช้เป็นโพรบตรวจวัดเรืองแสงที่ไวต่อความมีขั้วของตัวทำละลายได้ และจากการจำลองเชิงพลศาสตร์การถ่ายโอนโปรตอนภายในโมเลกุลของ 3HQ เกิดขึ้นได้สำหรับคอนฟอร์เมอร์ที่มีพันธะไฮโดรเจนภายในโมเลกุล ในขณะที่กระบวนการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างโมเลกุลสามารถเกิดขึ้นในเมทานอลและในน้ำที่เกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล แต่การถ่ายโอนโปรตอนระหว่างโมเลกุลผ่านโมเลกุลของไดเมททิลซัลฟอกไซด์ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อพิจารณาเวลาแตกต่างกันในการการถ่ายโอนโปรตอนตัวแรกและตัวที่สอง แสดงให้เห็นว่ากลไกการถ่ายโอนโปรตอนระหว่างโมเลกุล 3HQ กับเมทานอลและน้ำ เป็นการถ่ายโอนโปรตอนสองขั้นตอนผ่านโมเลกุลของตัวทำละลาย ในงานวิจัยที่สามศึกษาถึงอิทธิพลร่วมระหว่างโมเลกุลต่อการเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงแสงของสารประกอบเชิงซ้อนโลหะแพลตินัมที่สภาวะกระตุ้น จากอิทธิพลร่วมในโครงสร้างไตรเมอร์ที่สภาวะกระตุ้นส่งผลทำให้ระยะห่างระหว่างแผ่นโลหะแพลทินัมสั้นลงเมื่อเทียบกับที่สภาวะพื้น และส่งผลทำให้การทรานซิชั่นของอิเล็กตรอนของไตรเมอร์ที่สภาวะกระตุ้นเปลี่ยนแปลง จาก 3LC/3MLCT เป็น 3MMLCT ซึ่งถูกควบคุมโดยตรงผ่านพลังงานดึงดูดและพลังงานผลัก ยิ่งไปกว่านั้นอิทธิพลร่วมยังส่งผลทำให้สมบัติเชิงแสงของสารประกอบเชิงซ้อนโลหะแพลทินัมเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัดในสถานะของแข็ง อาทิเช่น การให้แสงที่ใกล้ช่วงคลื่นสีแดงและมีความเข้มแสงที่มากขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาประสิทธิภาพของวัสดุเรืองแสง ข้อมูลทั้งหมดที่ได้รับจากวิทยานิพนธ์นี้น่าจะเป็นประโยชน์ต่อการออกแบบวัสดุตรวจวัดเรืองแสงโดยใช้โมเลกุลที่เกิดการถ่ายโอนโปรตอน และไอโอตเรืองแสงโดยใช้สารประกอบโลหะเชิงซ้อนโลหะแพลทินัมen_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses



Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.