Sürdürülebilir kompozit floresan malzemelerin tasarimi

Abstract

Geleneksel renk dönüştürücülerin yüksek maliyeti, toksisitesi ve sınırlı bulunabilirliği, doğal kaynaklara dayalı yeni nesil renk dönüştürücülerin geliştirilmesine dikkat çekmiştir. Bu tez, Hypericum perforatum bitkisinden elde edilen doğal biyomoleküllerin katı hâl geçişine yönelik yeni bir yaklaşım sunmakta olup, %20'nin üzerinde kuantum verimi (QY) ve %25'i aşan bir ekstraksiyon verimi elde edilmiştir. Öncelikle, tez kapsamında Hypericum perforatum bitkisinin maserasyon ve Soxhlet ekstraksiyonu olmak üzere iki farklı yöntem kullanılarak verimli bir şekilde ekstrakte edilmesine odaklanılmıştır. Ekstraktın sakkaroz matrisi içerisinde homojen bir şekilde dağılmasını sağlamak amacıyla, yeni bir yaklaşım olarak, farklı ekstrakt konsantrasyonlarını içeren triblok polimer miseller hazırlanmış ve ardından kristalize edilmiştir. Elde edilen kristaller, saçılımı azaltmak, daha homojen bir yapı oluşturmak ve LED uygulamalarına uygun taşınabilir yapılar elde etmek amacıyla, önce tozlaştırılmış ve ardından yalnızca basınç uygulanarak pelet hâline getirilmiştir. Oluşan peletlerin optik karakterizasyonları, maserasyon yöntemiyle elde edilen 0,125 mL ekstrakt kullanılarak hazırlanan örnekte (C-M5) en yüksek kuantum veriminin (yaklaşık %24) elde edildiğini göstermiştir. Bu performansa örnek LED çalışmalarında kullanılmak üzere seçilmiştir. Son olarak, C-M5 renk dönüştürücü sistemi mavi ve yeşil LED'ler ile entegre edilmiş ve yeşil LED uyarımı altında 118,44 lm/W ışınımsal ışık verimi (LER) ile (0,69, 0,31) kromatisite koordinatları, mavi LED uyarımı altında ise 112,41 lm/W LER ile (0,69, 0,31) kromatisite koordinatları elde edilerek umut verici bir performans sergilemiştir.The high cost, toxicity, and limited availability of traditional color converters have attracted attention to develop a new generation of color converters based on natural sources. This thesis presents a novel solid-state transition of natural biomolecules extracted from Hypericum perforatum, achieving a quantum yield (QY) above 20% and an extaction yield exceeding 25%. Firstly, the thesis focuses on the efficient extraction of Hypericum perforatum using two different methods: maceration and soxhlet extraction. In order to ensure homogeneous dispersion of the extract in a sucrose matrix, as a new approach, encapsulated extract within triblock polymer micelles containing different extract concentrations were prepared and subsequently crystallized. The obtained crystals were first powdered and then converted into pellets solely by applying pressure, in order to reduce light scattering, achieve a more homogeneous structure, and obtain portable structures suitable for LED applications. Optical characterization of the resulting pellets showed that the highest quantum yield, which is approximately 24%, was obtained for the sample prepared using 0.125 mL of extract produced by the maceration method (C-M5). Based on this performance, the sample was selected for the LED studies. Finally, the C-M5 color-converter system is integrated with blue and green LEDs and, yielding chromaticity coordinates of (0.69, 0.31) with a luminous efficacy of radiation (LER) of 118.44 lm/W under green LED excitation, and (0.69, 0.31) with an LER of 112.41 lm/W under blue LED excitation.