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《Materials Chemistry Frontiers》具有光响应和聚集诱导发光性质的液晶凝胶因子
2018-10-09 来源:中国流变网    点击次数:61次    

  以胆固醇为成胶骨架、偶氮苯为光异构化官能团的小分子有机凝胶(LMOG)由于干净、快速、可控和抗疲劳等特性,受到人们广泛的关注。最近,人们开始尝试将具有聚集诱导发光(AIE)特点的基团引入到LMOG中,用于凝胶的发光增强和组装机理探究。

  近日,北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心的海外专家李敏慧课题组,合成了一系列具有AIE和光响应性的液晶凝胶因子trans-Cn-Chol(n = 0, 1, 3, 5)。这类分子由不同长度的烷烃链连接胆固醇、四苯基乙烯(TPE)和偶氮苯而成,除了赋予体系潜在的凝胶性、光响应性和AIE特性,胆固醇和偶氮苯基团还是常用的液晶基元。因此,探究共价连接的非棒状、非液晶单元TPE对这类LMOG液晶性质的影响就显得很有意义。

  他们和李敏慧教授在巴黎的课题组合作,利用差示扫描量热仪(DSC)、偏光显微镜(POM)、小角X射线散射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱等对凝胶和液晶的形成及组装机理进行探究。

  结果显示trans-Cn-Chol(n = 0, 1, 3, 5)可以形成近晶型液晶(SmA), 如图1所示。

图1. Trans-Cn-Chol从高温的各向同性相降温到液晶相时,通过偏光显微镜观察到的织构:(A) trans-C0-Chol, 25 °C; (B) trans-C1-Chol, 25 °C; (C) trans-C3-Chol, 25 °C; (D) trans-C5-Chol, 145 °C (LC2相开始从左边增长)

  此外,trans-C3-Chol和trans-C5-Chol还可以在单一和混合溶剂中形成超分子有机凝胶,其微观结构为形貌各异的手性螺旋(图2),且成胶过程中伴随有明显的荧光增强。

图2. Trans-C5-Chol在不同溶剂体系里形成的凝胶的扫描电镜图:(A) DMF, (B) acetone, (C) EA, (D) DCM/EA (1/2, v/v)

  他们还进一步研究了处于凝胶态和液晶态的trans-Cn-Chol(n = 0, 1, 3)的光致异构化。结果显示,凝胶态在365 nm紫外光照射后,可迅速实现凝胶-溶液(gel-sol)的转变,并伴随手性微观形貌的破坏。液晶态在365 nm紫外光照射后,可实现近晶相-各向同性相(SmA-Iso)的转变;通过偏光显微镜观察,非照射区域具有双折射的液晶织构,而照射区则呈各向同性相,无织构。该光响应荧光液晶凝胶因子的光热相转变行为,有望用于传感器和光学图像存储材料。

图3. 紫外光通过条形模板照射Trans-C1-Chol的薄膜(on a PVA-treated glass plate)后得到的偏光显微镜照片。黑区为照射区。 (A) trans-C0-Chol,mask 1 (width of strip: 100 μm; distance between two stripes: 200 μm). (B) trans-C1-Chol,mask 2 (width of strip: 50 μm; distance between two stripes: 200 μm).

  这一成果近期发表在Materials Chemistry Frontiers上,文章的第一作者是北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心博士生于霞和巴黎国立高等化学学院博士生陈辉,文章的通讯作者为李敏慧教授胡君教授

  全文链接:http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/QM/C8QM00340H#!divAbstract

 
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