液晶材料具有光學性質(zhì)各向異性及對外場響應的特點,近年來在新型光學器件領域的研究上一直備受關注。其中,由于獨特的螺旋自組裝結(jié)構(gòu),膽甾相液晶具備如圓二色性、選擇性反射和旋光性等特殊的光學性能。膽甾相液晶通�？赏ㄟ^在向列相液晶中添加手性材料來獲得。而手性材料中光響應基團及熒光生色基團的引入又為膽甾相液晶帶來更多功能和應用上的可能性。本文設計并合成出一系列新穎的氰基取代二芳基乙烯手性熒光光開關分子,并進一步制備出光響應熒光膽甾相液晶材料,并對其光調(diào)控行為及新型液晶顯示器件應用進行系統(tǒng)研究。主要內(nèi)容包括:1.設計并合成兩個手性相反的氰基取代二苯乙烯類手性分子光開關（S,S）-3及（R,R）-3,對其結(jié)構(gòu)進行表征,并探究其光響應性能。實驗結(jié)果表明:這類分子在溶液中受到365nm紫外光照射時發(fā)生不可逆的Z/E異構(gòu)化反應,使分子空間構(gòu)型發(fā)生改變并帶來巨大的螺旋扭曲力（HTP）變化,同時分子能發(fā)射藍綠色熒光,光照前后能實現(xiàn)約9倍的熒光強度變化,僅憑肉眼即可進行識別。利用這種手性分子可制備出反射波段遷移達1500nm,同時伴有明顯熒光明暗變化的膽甾相液晶器件。進一步探究了不同紫外光強度對膽甾相液晶反射顏色... 

【文章來源】：北京化工大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１近晶相（左）與向列相（右）液晶結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｍｅｔｉｃ?（ｌｅｆｔ）?ａｎｄ?ｎｅｍａｔｉｃ?（ｒｉｇｈｔ）?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌｓ??

發(fā)生分子間的平移與滑動，因此具有很好的流動性。??（３）膽留相液晶??１８８８年，奧地利植物學家Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈ?Ｒｅｉｎｉｔｚｅｒ首次觀察到膽固醇類物質(zhì)明顯具??有兩個熔點，兩個熔點之間是一種渾濁但又有一定流動性的相態(tài)，這就是最早發(fā)??現(xiàn)的液晶物質(zhì)，也是膽甾相液晶名稱的由來［６，７］。膽甾相液晶分子呈多層排列，??層內(nèi)棒狀液晶分子一維取向，而層與層的取向方向之間呈一定夾角，使液晶分子??整體呈層狀螺旋結(jié)構(gòu)。如圖１－２所示，當液晶層取向方向繞螺旋方向旋轉(zhuǎn)一個周??期后回到初始方向，此時該周期性的液晶層間距為膽甾相液晶的螺距／Ｋｐｉｔｃｈ）。??膽甾相液晶通�？赏ㄟ^在向列相液晶里面加入手性添加劑混合得到。??圖１－２膽甾相液晶結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ?ｌｉｑｕｉｄ?ｃｒｙｓｔａｌｓ??１．２．?２膽甾相液晶的光學特性??（１）選擇性反射??膽甾相液晶的選擇性反射表現(xiàn)為：當一束白光照射到螺距一定的膽留相液晶??表面時，膽留相液晶能選擇性反射某一波長的光，此時若反射光波長處于??４００－７８０ｎｍ的可見光區(qū)域時，即可以被肉眼看到。其次，當白光照射膽甾相液晶??時，一部分光透過，一部分光反射，透過光和反射光之間的顏色存在互補關系，??兩光疊加為白色［８，９］。??自組裝成為螺旋層狀結(jié)構(gòu)的膽留相液晶選擇性反射特性遵循布拉格方程，其??選擇性反射波段中心波長入與膽留相液晶的螺距ｐ以及平均折射率《成正比Ａ??＝?ｎｐ。當通過外場（光、電、熱）調(diào)節(jié)螺距長度時，膽甾相液晶將反射不同顏色??的光，利用這一點可將這膽留相液晶廣泛應用于各種彩色顯示技術(shù)及特種反射膜?

趨于９０°時，獲得的螺旋扭曲力是最??低的，此時手性聯(lián)萘可能發(fā)生外消旋現(xiàn)象，無法誘導向列相液晶轉(zhuǎn)化成膽甾相，??例如當聯(lián)萘的２、２’位置上有體積較小的取代基時出現(xiàn)時。而二面角小于９０°或??大于９０°時，手性聯(lián)萘螺旋扭曲力則逐漸增大，并呈現(xiàn)出相反的手性。??�。�??ＯＤ??（／？）－ｂｉｎａｐｈｔｈｙｉ??？■Ｉ??０?＜?０?＜?９０＂?０?＝?９０＊?９０＊?＜?０?＜?１８０°??ｃｉｓｏｉｄ?ｔｒａｎｓｏｉｄ??Ｗ－ｈｅｌｉｃｉｔｙ?Ｐ－ｈｅｌｔｃｉｌｙ??圖１－３?（Ｒ）－聯(lián)萘及其不同的構(gòu)象??Ｆｉｇ．?１－３?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?（Ｒ）－ｂｉｎａｐｈｔｈｙｌ??５??


本文編號：3519502