Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Molecular dynamics simulation of perylene-based cool pigments and investigation of structural properties in the reflection of the NIR region

Yıl 2022, Cilt: 5 Sayı: (Ek sayı 1), 105 - 110, 30.12.2022
https://doi.org/10.46239/ejbcs.1139843

Öz

Cool pigments used in special paints that reduce the effect of sunlight are generally produced with the help of perylenes. While white paints reflect a wide range of sunlight, black and other dark colors absorb a wide spectrum, so they have an effect on the heating of the materials they are applied to. Molecules called “cool pigments” (dyes) are of interest because they exhibit very low absorption in the NIR region of the sun's rays, although they are dark in color. In this study, 12 different perylene-based pigments were analyzed with quantum calculations and the correlations of their reflections and properties were examined. Hartree-Fock method and 3-21G basis set were applied in the calculations and Gaussian 9 Revision D.01 and Gaussview 5.0.8 were used as interface. The characterization of the synthesized perylenes has been done with Ft-IR, NMR, XRD and has been published in previous studies. The enthalpy, HOMO.LUMO gap, symmetry and dipole moments obtained from the simulation were compared and as a result it was determined that the NIR reflection was related to the dipole moments of the pigments.

Kaynakça

  • Mazhar M, Abdouss M, Gharanjig K, Teimuri-Mofrad R 2016. Synthesis, characterization and near infra-red properties of perylenebisimide derivatives. Progress in Organic Coatings 101: 297-304.
  • Meymand FM, Mazhar M, Abdouss M 2019. Investigation of substituent effect on cool activity of perylene bisimide pigments. Journal of Coatings Technology and Research 16: 439-47.
  • Mazhar M, Abdouss M, Gharanjig K, Teimuri-Mofrad R, Zargaran M 2017. Effects of isomerism on near infrared properties of perylene bisimide derivatives. Journal of Coatings Technology and Research 14: 207-14.
  • Mazhar M, Abdouss M, Zarifi F, Zargaran M 2020. Effectiveness of perylene pigment on the reduction of energy demand of a building. Pigment & Resin Technology.
  • Kaur B, Quazi N, Ivanov I, Bhattacharya S 2012. Near-infrared reflective properties of perylene derivatives. Dyes and Pigments 92: 1108-13.
  • Ferasat E, Golshan M, Salami-Kalajahi M, Roghani-Mamaqani H 2021. Synthesis and properties of fluorescent coumarin/perylene-3, 4, 9, 10-tetracarboxylic diimide hybrid as cold dye. Materials Research Bulletin 144: 111500.
  • Martini F, Minei P, Lessi M, Contiero L, Borsacchi S, Ruggeri G, et al. 2020. Structural order and NIR reflective properties of perylene bisimide pigments: Experimental evidences from a combined multi-technique study. Dyes and Pigments 179: 108401.
  • Minei P, Lessi M, Contiero L, Borsacchi S, Martini F, Ruggeri G, et al. 2020. Boosting the NIR reflective properties of perylene organic coatings with thermoplastic hollow microspheres: Optical and structural properties by a multi-technique approach. Solar Energy 198: 689-95.
  • Ju L, Li M, Tian L, Xu P, Lu W 2020. Accelerated discovery of high-efficient N-annulated perylene organic sensitizers for solar cells via machine learning and quantum chemistry. Materials Today Communications 101604.
  • Wiebeler C, Vollbrecht J, Neuba A, Kitzerow H-S, Schumacher S 2021. Unraveling the electrochemical and spectroscopic properties of neutral and negatively charged perylene tetraethylesters. Scientific Reports 11: 1-11.
  • Weyer L. Practical guide to interpretive near-infrared spectroscopy. CRC press; 2007.

Perilen bazlı serin pigmentlerin moleküler dinamik simulasyonu ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin incelenmesi

Yıl 2022, Cilt: 5 Sayı: (Ek sayı 1), 105 - 110, 30.12.2022
https://doi.org/10.46239/ejbcs.1139843

Öz

Güneş ışığının etkisini azaltan özel boyalarda kullanılan serin pigmentler genellikle perilenler yardımıyla üretilir. Beyaz boyalar güneş ışığını geniş bir yelpazede yansıtırken, siyah ve diğer koyu renkler geniş bir spektrumu absorbe ettikleri için uygulandıkları malzemelerin ısınmasına etki ederler. “Serin pigmentler” (boyalar) olarak adlandırılan moleküller, koyu renkli olmalarına rağmen güneş ışınlarının NIR bölgesinde çok düşük absorpsiyon göstermeleri nedeniyle ilgi görmektedir. Bu çalışmada, 12 farklı perilen bazlı pigment kuantum hesaplamaları ile analiz edilmiş, yansımaları ve özellikleri arasındaki korelasyonlar incelenmiştir. Hesaplamalarda Hartree-Fock hesaplama yöntemi ve 3-21G temel seti kullanılarak Gaussian 9 Revision D.01 de yapılmıştır. Yardımcı ara yüzey yazılımı olarak Gaussview 5.0.8 kullanılmıştır. Sentezlenen perilenlerin karakterizasyonu Ft-IR, NMR, XRD ile yapılmış ve daha önceki çalışmalarda yayınlanmıştır. Simülasyondan elde edilen entalpi, HOMO.LUMO aralığı, simetri ve dipol momentleri karşılaştırılmış ve sonuç olarak NIR yansımasının pigmentlerin dipol momentleri ile ilişkili olduğu tespit edilmiştir.

Kaynakça

  • Mazhar M, Abdouss M, Gharanjig K, Teimuri-Mofrad R 2016. Synthesis, characterization and near infra-red properties of perylenebisimide derivatives. Progress in Organic Coatings 101: 297-304.
  • Meymand FM, Mazhar M, Abdouss M 2019. Investigation of substituent effect on cool activity of perylene bisimide pigments. Journal of Coatings Technology and Research 16: 439-47.
  • Mazhar M, Abdouss M, Gharanjig K, Teimuri-Mofrad R, Zargaran M 2017. Effects of isomerism on near infrared properties of perylene bisimide derivatives. Journal of Coatings Technology and Research 14: 207-14.
  • Mazhar M, Abdouss M, Zarifi F, Zargaran M 2020. Effectiveness of perylene pigment on the reduction of energy demand of a building. Pigment & Resin Technology.
  • Kaur B, Quazi N, Ivanov I, Bhattacharya S 2012. Near-infrared reflective properties of perylene derivatives. Dyes and Pigments 92: 1108-13.
  • Ferasat E, Golshan M, Salami-Kalajahi M, Roghani-Mamaqani H 2021. Synthesis and properties of fluorescent coumarin/perylene-3, 4, 9, 10-tetracarboxylic diimide hybrid as cold dye. Materials Research Bulletin 144: 111500.
  • Martini F, Minei P, Lessi M, Contiero L, Borsacchi S, Ruggeri G, et al. 2020. Structural order and NIR reflective properties of perylene bisimide pigments: Experimental evidences from a combined multi-technique study. Dyes and Pigments 179: 108401.
  • Minei P, Lessi M, Contiero L, Borsacchi S, Martini F, Ruggeri G, et al. 2020. Boosting the NIR reflective properties of perylene organic coatings with thermoplastic hollow microspheres: Optical and structural properties by a multi-technique approach. Solar Energy 198: 689-95.
  • Ju L, Li M, Tian L, Xu P, Lu W 2020. Accelerated discovery of high-efficient N-annulated perylene organic sensitizers for solar cells via machine learning and quantum chemistry. Materials Today Communications 101604.
  • Wiebeler C, Vollbrecht J, Neuba A, Kitzerow H-S, Schumacher S 2021. Unraveling the electrochemical and spectroscopic properties of neutral and negatively charged perylene tetraethylesters. Scientific Reports 11: 1-11.
  • Weyer L. Practical guide to interpretive near-infrared spectroscopy. CRC press; 2007.
Toplam 11 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Kimya Mühendisliği
Bölüm Araştırma Makaleleri
Yazarlar

Güray Kılınççeker

Farhad Zarifi 0000-0002-0082-2034

Yayımlanma Tarihi 30 Aralık 2022
Kabul Tarihi 9 Ağustos 2022
Yayımlandığı Sayı Yıl 2022 Cilt: 5 Sayı: (Ek sayı 1)

Kaynak Göster

APA Kılınççeker, G., & Zarifi, F. (2022). Perilen bazlı serin pigmentlerin moleküler dinamik simulasyonu ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin incelenmesi. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences, 5((Ek sayı 1), 105-110. https://doi.org/10.46239/ejbcs.1139843
AMA Kılınççeker G, Zarifi F. Perilen bazlı serin pigmentlerin moleküler dinamik simulasyonu ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin incelenmesi. Eurasian J. Bio. Chem. Sci. Aralık 2022;5((Ek sayı 1):105-110. doi:10.46239/ejbcs.1139843
Chicago Kılınççeker, Güray, ve Farhad Zarifi. “Perilen Bazlı Serin Pigmentlerin moleküler Dinamik Simulasyonu Ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin Incelenmesi”. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences 5, sy. (Ek sayı 1) (Aralık 2022): 105-10. https://doi.org/10.46239/ejbcs.1139843.
EndNote Kılınççeker G, Zarifi F (01 Aralık 2022) Perilen bazlı serin pigmentlerin moleküler dinamik simulasyonu ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin incelenmesi. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences 5 (Ek sayı 1) 105–110.
IEEE G. Kılınççeker ve F. Zarifi, “Perilen bazlı serin pigmentlerin moleküler dinamik simulasyonu ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin incelenmesi”, Eurasian J. Bio. Chem. Sci., c. 5, sy. (Ek sayı 1), ss. 105–110, 2022, doi: 10.46239/ejbcs.1139843.
ISNAD Kılınççeker, Güray - Zarifi, Farhad. “Perilen Bazlı Serin Pigmentlerin moleküler Dinamik Simulasyonu Ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin Incelenmesi”. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences 5/(Ek sayı 1) (Aralık 2022), 105-110. https://doi.org/10.46239/ejbcs.1139843.
JAMA Kılınççeker G, Zarifi F. Perilen bazlı serin pigmentlerin moleküler dinamik simulasyonu ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin incelenmesi. Eurasian J. Bio. Chem. Sci. 2022;5:105–110.
MLA Kılınççeker, Güray ve Farhad Zarifi. “Perilen Bazlı Serin Pigmentlerin moleküler Dinamik Simulasyonu Ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin Incelenmesi”. Eurasian Journal of Biological and Chemical Sciences, c. 5, sy. (Ek sayı 1), 2022, ss. 105-10, doi:10.46239/ejbcs.1139843.
Vancouver Kılınççeker G, Zarifi F. Perilen bazlı serin pigmentlerin moleküler dinamik simulasyonu ve NIR bölgesinin yansımasında yapısal özelliklerin incelenmesi. Eurasian J. Bio. Chem. Sci. 2022;5((Ek sayı 1):105-10.