Kaliks[4]aren ince filmlerinin klorlu uçucu organik bileşikler ile etkileşmesi ve difüzyon katsayılarının hesaplanması

Abstract

Fosfonik asit grupları içeren, alt kenarı modifiye edilmiş lipofilik kaliks[4]aren türevlerinden oluşan bir grup molekül, dönel kaplama ince film üretim yöntemiyle alttaş üzerine kaplanmıştır. Üretilen bu ince filmler ile etkileşimleri derinlemesine incelenmek üzere klorlu uçucu organik buharlardan (Cl-VOC) kloroform, diklorometan ve karbontetraklorür seçilmiştir. Yüzey Plazmon Rezonans Tekniği (SPR) kullanılarak elde edilen filmlerin özellikleri incelenmiş, seçilen klorlu organik bileşikler ile kinetik etkileşimi gerçekleştirilmiştir. İnce filmlerin klorlu organik buharlar ile etkileşmesi, dipol momenti, kırılma indisi, buhar basıncı ve molar kütlesi gibi klorlu organik bileşiklerin fiziksel özellikleri bakımından ele alınmıştır. Diklorometan ve kloroform moleküllerinin karbon tetraklorür molekülüne kıyasla ince film etkileşiminde daha yüksek bir etkileşim gösterdiği belirlenmiştir. Tepki/geri dönüşüm süreleri, tekrarlanabilirlik, duyarlılık, tespit ve ölçüm sınırı (LOD ve LOQ) gibi sensör parametreleri kinetik etkileşim verileri üzerinden incelenmiştir. 1.29×10⁻³ tepki oranı/ppm’e kadar duyarlılık değeri hesaplanmıştır. LOD ve LOQ değerleri ise sırasıyla 2–3 ppm ve 7–13 ppm arasında elde edilmiştir. Tüm ölçümlerde tepki süreleri 1-2 saniye aralığında, geri dönüşüm süreleri ise 2-4 saniye aralığında bulunmuştur. Diğer yandan, kinetik veriler Fick’in difüzyon yasası modeline uyarlanarak difüzyon sabitlerinin hesaplanmasında kullanılmıştır ve iki bölgeli bir difüzyon modeli benimsenmiştir. Bu modelde difüzyon sabitleri birinci bölge için 0.21–12.09×10⁻¹⁵ cm²/s, ikinci bölge için ise 0.12–6.41×10⁻¹7 cm²/s aralığında bulunmuştur.

A group of molecules composed of lipophilic calix[4]arene derivatives containing phosphonic acid groups and modified at the lower rim were coated onto a substrate using the spin coating thin film fabrication method. To investigate their interactions in detail, chlorinated volatile organic compounds (Cl-VOCs) such as chloroform, dichloromethane, and carbon tetrachloride were selected. The properties of the thin films and their kinetic interactions with the selected chlorinated organic compounds were examined using the Surface Plasmon Resonance (SPR) technique. The interactions of the thin films with chlorinated organic vapors were evaluated in terms of the physical properties of the compounds, such as dipole moment, refractive index, vapor pressure, and molar mass. It was determined that dichloromethane and chloroform exhibited higher interaction levels with the thin films compared to carbon tetrachloride. Sensor parameters such as response/recovery times, repeatability, sensitivity, and detection and quantification limits (LOD and LOQ) were examined based on the kinetic interaction data. A sensitivity value of up to 1.29×10⁻³ response rate/ppm was calculated. LOD and LOQ values were found to be in the range of 2–3 ppm and 7–13 ppm, respectively. İn all measurements, response times were found to be in the range of 1–2 seconds, while recovery times ranged between 2–4 seconds. Additionally, the kinetic data were adapted to Fick’s law of diffusion to calculate diffusion coefficients, adopting a two-region diffusion model. In this model, diffusion coefficients were found to be in the range of 0.21–12.09×10⁻¹⁵ cm²/s for the first region and 0.12–6.41×10⁻¹⁷ cm²/s for the second region.