手性掺杂的DTC5Cn系列“扭曲弯曲”向列相(NTB)液晶材料的手性结构研究
批准号:
22105190
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
于华楠
依托单位:
学科分类:
高分子功能材料化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
于华楠
中文摘要
“扭曲弯曲”向列相(NTB)是一种手性向列相,具有纳米级螺距的倾斜螺旋结构。直观地或动态地具体测量有关NTB相中的手性信息是目前面临的一个重要难题。手性掺杂NTB相液晶体系的设计是解决上述难题的有效手段。本项目拟在NTB相二聚体中引入高螺旋扭力掺杂剂,动态地研究掺杂剂的分子手性和液晶分子自发的纳米尺度手性之间的相互作用;进一步提出同步辐射圆二色谱成像法的概念全方位地识别和捕捉有关NTB相的超手性信息。通过系统地研究手性的引入、传输和呈现对二聚体材料液晶相的影响,揭示手性因素对液晶相的多形态呈现的作用,阐明手性相互作用如何在NTB相特殊的螺旋结构中显现这一前沿科学问题。为发展具有理想螺旋间距长度和自发极化的分子在光电子学的不同应用提供理论依据和技术方案。
英文摘要
“Twist-bend” nematic phase (NTB) is a chiral nematic phase with an inclined spiral structure possessing nanometer helical pitch. However, directly or dynamically measuring the chiral information in NTB phase is one of great challenges at present stage, and the design of doping the bent-core nematic liquid crystal (LC) with a chiral material is an effective strategy to solve this problem. In this project, chiral additives with high helical twisting power (HTP) will be introduced in dimer hosts to study the interactions between the molecular chirality and spontaneous ambidextrous chirality with nanoscale pitch. Furthermore, the concept of synchrotron radiation circular dichroism mapping (SR-CDM) method is proposed here to identify and capture the superchiral information of the NTB phase thoroughly. With this project, by systematically studying the influence of the introduction, transmission and presentation of chirality on the LC dimer materials, the relationship between chirality and the polymorphic LC behaviour of bent-core nematic liquid crystals will be illustrated. Furthermore, the frontier scientific issue that how chiral interactions manifest themselves in such heliconical structures will be elucidated. It will provide theoretical basis and technical protocol for a new molecular design with a desirable helical pitch length as well as spontaneous polarization that are useful for different applications in optoelectronics.
我们紧密围绕项目提出的目标任务,合成了一系列具有不同平均弯曲角度以及构象的二聚体材料,研究了奇偶效应、柔性碳链的长度以及固有手性对二聚体材料NTB相行为的影响。通过在NTB相二聚体中引入高螺旋扭力掺杂剂,动态地研究了掺杂剂的分子手性和液晶分子自发的纳米尺度手性之间的相互作用,从而发现了TGBTB*相和NTBH*相的出现,并对其相结构提出初步的结构模型。进一步使用同步辐射圆二色谱成像法(SR-CDM)全方位地识别和捕捉到有关NTB相的超手性信息,证实了自发的手性对称性破缺导致了具有相反手性域的形成,而NTB相中的宏观手性,是由照射区域内双重简并的局部手性域的组合决定的,确认了在冷却过程中手性聚集状态可以影响对映异构体的转换。此外,我们对SR-CDM用于NTB相的手性测量提出了新步骤,通过添加液晶BODIPY生色团作为探针使得手性的量化更加准确。该项目研究进展及取得的研究成果为发展具有理想螺旋间距长度和自发极化的分子在光电子学的不同应用提供了理论依据和技术方案。
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