《多側鏈分子具有複雜周期及準周期液晶自組裝結構研究》是依託西安交通大學，由劉峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多側鏈分子具有複雜周期及準周期液晶自組裝結構研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉峰
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
我們在研究側鏈化多嵌段分子的過程中，發現了包括目前最為複雜的二維柱相結構和二維準晶體在內的許多新型液晶自組裝結構，這對設計新型液晶功能材料和豐富液晶自組裝理論有著重要的指導意義。本項目在此研究基礎上進一步提出新的分子結構設計方案，合成由兩個帶側鏈的棒狀芳香核通過不同柔性鏈連線而成的多側鏈分子。通過改變分子內兩個芳香核的對稱性，每個芳香核上側鏈的數量、長度、種類和位置，柔性連線基團的長度和種類等結構設計參數，使自組裝系統在幾何阻挫和相容阻挫的共同作用下具有超常的複雜性，從而創造具有周期及準周期的新型自組裝結構。同時通過在芳香核上引入乙炔基增強自組裝體系導電性以拓展其實用空間。通過對這類物質自組裝行為的研究，達到從分子水平上控制自組裝行為、獲取新型複雜液晶結構的目的。進而揭示這類分子結構與液晶超分子自組裝行為間的關係，為液晶在下一代軟刻蝕技術、納米模板等方面的廣泛套用提供研究基礎和實驗數據。
結題摘要
在分子尺度上具有有序性和流動性的液晶材料，在納米材料自組裝過程中起著舉足輕重的作用。新自組裝結構的發現不僅可以實現液晶材料在信息社會的廣泛套用，同時也可以推動人類對自組裝體系過程的理解。雖然研究人員對於各種液晶進行了大量的研究，但是對棒狀液晶的複雜自組裝模式認識的還遠遠不夠。 本項目在前期研究工作的基礎上，基於棒狀液晶設計和合成了一系列具有不同形狀和構成的多側鏈液晶分子。通過系統性地改變分子內棒狀芳香核的長度，芳香核上側鏈的數量、長度、形狀、支化度和對稱性，棒狀芳香核的氟化/氯化等結構設計參數，使此自組裝系統在各向異性、幾何阻挫和相容阻挫等多因素的共同作用下具有超常的複雜性，從而構築了具有不同周期的新型自組裝有序結構。 本項目取得的重要成果主要包括：(1) 自組裝結構的類型主要取決於棒狀芳香核的長度和側鏈長度/體積的比例；(2) 側鏈柔順性影響自組裝結構，帶有剛性支鏈的分子可以形成對稱性為Pn3m的“Double Diamond”雙連續立方相，而帶有柔性支鏈的分子則形成了對稱性為Ia3d立方相，這兩種結構的主要特點是棒狀芳香核形成分子束從而構建了雙連續立方相的框架結構；(3) 氟化棒狀芳香核會導致新結構的產生，而且可以增加分子間的pi-pi相互作用，提升結構的導電性能；(4) 支化側鏈不僅可以增加側鏈的體積，而且其結構對稱性對自組裝結構的晶胞參數產生反常的影響，具有非對稱支化側鏈分子為了具有更高的排列密度，分子在柱相內採用傾斜的方式進行組織，導致晶胞參數隨溫度降低而減小；(5) 在基於氫鍵和光回響的非手性液晶分子的自組裝過程中，觀測到手性流體的存在，並對手性流體與Ia3d立方相和四方相之間的關係進行了研究。 通過對這類物質自組裝行為的研究，達到從分子水平上控制自組裝行為、獲取新型複雜液晶結構的目的。進而揭示這類分子結構與液晶超分子自組裝行為間的關係，為液晶在下一代軟刻蝕技術、納米模板等方面的廣泛套用提供研究基礎和實驗數據。
