Acetylacetonates and their nitrogen derivatives as antenna ligands for lanthanoid ions

Tässä pro gradu työssä tutkitaan lantanoidien luminesenssia keskittyen asetyyliasetonaatti (AcAc) johdannaisiin sekä erityisesti niiden typpijohdannaisten, ketoiminaattien (NacAc), käyttöön antenniligandeina lantanoidien luminesenssin tehostamiseksi ja luminoivien sensorien kehittämiseksi. Lantanoidiyhdisteet soveltuvat monenlaisiin teknologisiin käyttökohteisiin kuten LED valoihin, aurinkokennoihin, väärentämistä estäviin tunnisteleimoihin ja fluoresoiviin antureihin ainutlaatuisten fotonisten ja elektronisten ominaisuuksiensa ansiosta, joita esitellään tutkielman alussa. Tutkielmassa käydään läpi myös lantanoidien luminesenssin taustalla olevia mekanismeja, mukaan lukien energian siirtoprosessit ja valoherkistys (photosensitization), jonka jälkeen käydään läpi AcAc ja NacAc ligandien sekä niiden lantanoidikompleksien synteesejä ja optisia ominaisuuksia. Lopuksi tutustutaan joihinkin AcAc lantanoidiyhdisteiden sovelluksiin sensoreina. Kokeellisessa osassa syntetisoitiin NacAc ligandeja sekä niiden yttrium komplekseja, joiden luminesenssi ominaisuuksia oli tarkoitus tutkia. Työn aikana saatiin määritettyä kaksi uutta kiderakennetta syntetisoiduille yhdisteille (Z)-1,1,1,5,5,5-heksafluoro-4-(mesityyli-amino)pent-3-en-2-oni (29) ja kalium(Z)-1,1,1,5,5,5-heksafluoro-4-(mesityyli-imino)pent-2-en-2-olaatti (31). Lisäksi syntetisoitiin kaksi uutta yttrium kompleksia: Tris(4-(mesityylimino)pent-2-en-2-olaatti)-yttrium (35) ja Tris(1,1,1,5,5,5-heksafluoro-4-(mesityylimino)pent-2-en-2-olaatti)-yttrium (36). Kokeelliseen työhön varatun rajallisen ajan ja kompleksien kosteusherkkyydestä johtuvien ongelmien vuoksi kyseisten kompleksien luminesenssi ominaisuuksia ei ehditty tutkimaan. Syntetisoitujen yhdisteiden karakterisoinnissa hyödynnettiin IR- ja NMR spektroskopiaa, alkuaine analyysiä ja yksikide röntgenkristallografiaa. Jos NacAc yhdisteet osoittautuvat hyviksi antenniligandeiksi lantanoideille, niitä voitaisiin käyttää esimerkiksi emittoivina yhdisteinä 3D printattavissa molekyylisensoreissa.