氰基取代二芳基乙烯手性荧光分子光开关及光响应液晶的研究

发布时间：2021-11-26 05:34

　　液晶材料具有光学性质各向异性及对外场响应的特点,近年来在新型光学器件领域的研究上一直备受关注。其中,由于独特的螺旋自组装结构,胆甾相液晶具备如圆二色性、选择性反射和旋光性等特殊的光学性能。胆甾相液晶通常可通过在向列相液晶中添加手性材料来获得。而手性材料中光响应基团及荧光生色基团的引入又为胆甾相液晶带来更多功能和应用上的可能性。本文设计并合成出一系列新颖的氰基取代二芳基乙烯手性荧光光开关分子,并进一步制备出光响应荧光胆甾相液晶材料,并对其光调控行为及新型液晶显示器件应用进行系统研究。主要内容包括:1.设计并合成两个手性相反的氰基取代二苯乙烯类手性分子光开关（S,S）-3及（R,R）-3,对其结构进行表征,并探究其光响应性能。实验结果表明:这类分子在溶液中受到365nm紫外光照射时发生不可逆的Z/E异构化反应,使分子空间构型发生改变并带来巨大的螺旋扭曲力（HTP）变化,同时分子能发射蓝绿色荧光,光照前后能实现约9倍的荧光强度变化,仅凭肉眼即可进行识别。利用这种手性分子可制备出反射波段迁移达1500nm,同时伴有明显荧光明暗变化的胆甾相液晶器件。进一步探究了不同紫外光强度对胆甾相液晶反射颜色... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１近晶相（左）与向列相（右）液晶结构示意图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｍｅｔｉｃ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｎｅｍａｔｉｃ?（ｒｉｇｈｔ）?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌｓ??

发生分子间的平移与滑动，因此具有很好的流动性。??（３）胆留相液晶??１８８８年，奥地利植物学家Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ?Ｒｅｉｎｉｔｚｅｒ首次观察到胆固醇类物质明显具??有两个熔点，两个熔点之间是一种浑浊但又有一定流动性的相态，这就是最早发??现的液晶物质，也是胆甾相液晶名称的由来［６，７］。胆甾相液晶分子呈多层排列，??层内棒状液晶分子一维取向，而层与层的取向方向之间呈一定夹角，使液晶分子??整体呈层状螺旋结构。如图１－２所示，当液晶层取向方向绕螺旋方向旋转一个周??期后回到初始方向，此时该周期性的液晶层间距为胆甾相液晶的螺距／Ｋｐｉｔｃｈ）。??胆甾相液晶通常可通过在向列相液晶里面加入手性添加剂混合得到。??图１－２胆甾相液晶结构示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌｓ??１．２．?２胆甾相液晶的光学特性??（１）选择性反射??胆甾相液晶的选择性反射表现为：当一束白光照射到螺距一定的胆留相液晶??表面时，胆留相液晶能选择性反射某一波长的光，此时若反射光波长处于??４００－７８０ｎｍ的可见光区域时，即可以被肉眼看到。其次，当白光照射胆甾相液晶??时，一部分光透过，一部分光反射，透过光和反射光之间的颜色存在互补关系，??两光叠加为白色［８，９］。??自组装成为螺旋层状结构的胆留相液晶选择性反射特性遵循布拉格方程，其??选择性反射波段中心波长入与胆留相液晶的螺距ｐ以及平均折射率《成正比Ａ??＝?ｎｐ。当通过外场（光、电、热）调节螺距长度时，胆甾相液晶将反射不同颜色??的光，利用这一点可将这胆留相液晶广泛应用于各种彩色显示技术及特种反射膜?

趋于９０°时，获得的螺旋扭曲力是最??低的，此时手性联萘可能发生外消旋现象，无法诱导向列相液晶转化成胆甾相，??例如当联萘的２、２’位置上有体积较小的取代基时出现时。而二面角小于９０°或??大于９０°时，手性联萘螺旋扭曲力则逐渐增大，并呈现出相反的手性。??小ｅ??ＯＤ??（／？）－ｂｉｎａｐｈｔｈｙｉ??？■Ｉ??０?＜?０?＜?９０＂?０?＝?９０＊?９０＊?＜?０?＜?１８０°??ｃｉｓｏｉｄ?ｔｒａｎｓｏｉｄ??Ｗ－ｈｅｌｉｃｉｔｙ?Ｐ－ｈｅｌｔｃｉｌｙ??图１－３?（Ｒ）－联萘及其不同的构象??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?（Ｒ）－ｂｉｎａｐｈｔｈｙｌ??５??


本文编号：3519502