Gama ve UV ışınlarının katılarda oluşturduğu serbest radikal hasarlarının elektron spin rezonans ve simülasyon yöntemiyle incelenmesi

Abstract

ÖZET Doktora Tezi GAMA VE UV IŞINLARI İLE KATILARDA OLUŞTURULAN PARAMANYETİK MERKEZLERİN ELEKTRON SİN REZONANS (ESR) VE SİMÜLASYON TEKNİĞİ İLE İNCELENMESİ Erdal ARAŞ Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik AnabilimDalı Danışman: Doç. Dr. Mehmet Birey Bu Çalışmada ^Co^y ışınlan ile ışınlanan ve UV fotolizine maruz kalan kimyasal bileşiklerden oluşan serbest radikaller Elektron Spin Rezonans (ESR) yöntemi ile incelendi. ^Co-y ışınlan ile ışınlanan 2,2,6,6- Tettrametlıyl-4-piperidion (C9Hı9NO), 5methyle-2- nitrophenol (C7H7NO3) ve furancarboxylic acide (C5H4O3) bileşiklerinin 115-450K sıcaklık aralığında ESR spektramu alındı. Tettramethyl-4-piperidion kristalinde ^Co-y kaynağmm oluşturduğu hasar merkezinin katyon radikali olduğu tespit edildi. Spektroskopik yarılma faktörü ve aşın ince yapı etkileşme sabitleri g^ =2.004554, aN = 33,36 G, am= 22.94G, aiB.ı s aH5.ı=6.37G ve &m.2 = aH5.2=3.92G olarak bulundu. 5methyle-2- nitrophenol (C7H7NO3) tek kristalinde ^Co-y ışınlarının oluşturduğu paramanyetik merkezleri serbest CH3CHCH - R radikalinin temsil ettiği görüldü. CH3CHCH - R radikali için, spektroskopik yarılmafaktörü gav=2.001 138 olarak elde edildi. CH3CHCH - R için ortalama aşırı ince yapı değerleri aCH =26.41 G ve an=8,2 G olarak hesaplandı. Furancarboxylic acide (C5H4O3) tek kristalinde CH2CHOH radikali görüldü. CH2CHOH radikali için, spektroskopik yanlma faktörü gav =2,014779 aşın ince yapı değerleri ; CH2 için aav =34,91G ve H için a^ =11,31G ve OH için ise a^ = 2,19G olduğu spektrumlar üzerindeki ölçümler sonucunda tespit edildi. Anizotropik etkileşme gösteren bütün radikallerin aşın ince yapı etkileşme tensörleri en küçük kareler yöntemi ile elde edildi. Teorik ve deneysel olarak elde edilen bu değerler karşılaştırıldı. Bunlara ait doğrultu kosinüsleri bilgisayar programı yardımı ile hesaplandı. Ayrıca deneysel olarak gözlenen spektrumlar simülasyon programı yardımı ile bulundu. Radikallere ait spin yoğunlukları Mc Connell eşitliği kullanılarak bulundu. Bu çalışmalarla elde edilen sonuçlar radikallerin literatürdeki değerleri ile uyuşmaktadır. 2004, 107 sayfa Anahtar Kelimeler: ESR, EPR, serbest radikal, spektroskopik yanlma faktörü, aşın ince yapı etkileşim sabiti, spin yoğunluğu.

ABSTRACT Ph. D. Thesis ELECTRON SPIN RESONANCE (ESR) OF THE PARAMAGNETIC CENTERS FORMED İN SOLİD USING GAMMA AND UV- RAYS, AND INVESTIGATION WITH SİMULATİON TECHNIQUE Erdal ARAS Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Physics Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Mehmet Birey In this thesis free radicals consisting of same 60Co-y irradiated and UV photolysis chemical compounds were investigated by Electron Spin Resonance (ESR) technique. 2,2,6,6-Tettramethyl-4-piperidion (C9H!9NO), 5 methyle-2- nitrophenol (C7H7NO3) and furancarboxylic acide (C5H1O3) irradiated by 60Co-y were taken ESR spectrum between 115-450K. The radiation damage centres are attributed to cation radical ^Co-y irradiated single crystals for Tettramethyl-4-piperidion. The spectroscopic splitting factor and coupling constants were found to be average values gav =2.004554, aN = 33,36 G, am= 22.94G, a^u s aH5.ı=6.37G ve am2 = aH5.2=3.92G for cation radical. It was observed that the paramagnetic centre which radiation formed for 5-methyle~2- nitrophenol (C7H7NO3) had the features of free radicals CH3CHCH - R. For the CH3CHCH - R 111CH3CHCH - R radical, spectroscopic splitting factor was calculated gav=2. 001138. For the CH3CHCH-R radical average values of hyperfine coupling consptants were found to be as aCH =26.41 G and aH=8,2 G. Furancarboxylic acide (C5H4O3) had the features of free radicals CH2CHOH. For the CH2CHOH radical, spectroscopic splitting factor was calculated gav=2.001138 and average values of hyperfine coupling constants were found to be as; aaV =34,9 1G for CH2, a^ = 11,31G for Hand ^ = 2, 19G for OH. The hyperfine interaction tensors of all radicals having anisotropic features were obtained by a method of the least squares. These values compared theoretically and experimentally and graphics were drawn. The direction cosines belonging to them were calculated with the aid of a computer program. Besides, the spectra observed experimentally were tested through a simulation program. The spin densities of radicals were calculated by Mc Connell equation. The obtained results in this work are consistent with the litterature data of the radicals. 2004, 107 pages Key Words: ESR, EPR, free radical, spectroscopic splitting factor, hyperfine coupling constant, spin density IV