Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Svovl forbedrer dobbeltbrydningen til udvikling af flydende krystallinske molekyler

Billeder af alkylthiogruppestavlignende molekyler, der udviser flydende krystallinitet ved stuetemperatur, og fasestrukturerne. Kredit:Toyohashi University of Technology

Et team af forskere ledet af adjunkt Yuki Arakawa, Toyohashi University of Technology, har med succes flydende krystalliseret π-konjugerede stavlignende molekyler med alkylthiogrupper indeholdende svovl, og udviklede høj dobbeltbrydende molekyler, der udviser nematisk flydende krystal med høj fluiditet i temperaturområder, herunder stuetemperatur. Dette molekylære design forventes at tilbyde et nyt flydende krystalmateriale, der bidrager til den høje billedopløsning af flydende krystalskærme.

Flydende krystalmaterialer med høj dobbeltbrydning og dielektrisk konstant har bidraget til at sænke drivspændingen og forbedre responshastigheden af ​​flydende krystal (LC)-skærme. For nylig, Der er taget forskellige tilgange til at anvende høj-dobbeltbrydende LC-materialer til bredbåndscirkulært polariserede lysreflekterende film til lysstyrkeforbedrende film, eller til kolestriske LC-lasere til kontinuerlig oscillation.

Med hensyn til praktisk, LC-materialer skal udvikles ved enten at danne LC-faser i stuetemperatur eller fastgøre orienteringstilstanden for LC. Imidlertid, forbedring af dobbeltbrydning og dielektrisk konstant kræver både en anisotropisk molekylær struktur og elektronrigdom, gør en stigning i faseovergangstemperaturen (især smeltepunktet) uundgåelig på grund af store intermolekylære kræfter. Kort sagt, det er vanskeligt at danne en flydende krystallinsk tilstand under stuetemperatur.

Adjunkt Yuki Arakawa og hans team interesserede sig for alkylthiogrupper (SCmH2m+1), der indeholder svovl, en del af varme kilder og en af ​​de få overskudsressourcer, Japan har. Selvom alkylthiogrupper har høj polariserbarhed og forventes at være en effektiv substitutionsgruppe til forbedring af dobbeltbrydning, kun få vellykkede tilfælde af stavlignende molekyler med alkylthiogrupper, der danner flydende krystaller, er blevet rapporteret på grund af deres vanskeligheder ved at krystallisere.

Adjunkt Yuki Arakawa og hans team introducerede væsentligt lange alkylkæder med fem eller flere carbonatomer til en terminal af en diphenylacetylenstruktur med alkylthiogrupper for at afsløre, at flydende krystallinitet udvises under afkølingsprocessen. Dette anses for at skyldes det faktum, at blandt de molekyler, der er justeret antiparallelt, lange alkylgrupper hæmmer molekylær krystallinsk pakning og gør det således muligt for molekylerne at rotere og translatere, mens de bevarer deres orientering, som til sidst fører til dannelsen af ​​en flydende krystalfase. Desuden, holdet observerede et fænomen, hvor smeltepunktet faldt på grund af alkylthiogruppernes store bøjning og lave elektrondonerende egenskaber, og det lykkedes at udvikle et molekyle, der udviser flydende krystallinitet i temperaturområder, herunder stuetemperatur. Ændring af kulstoftallene i alkylthiogrupper efter indføring af lange alkylkæder muliggør dannelsen af ​​både en højordnet smektisk fase med en lagstruktur med høj viskositet og en nematisk (N) fase med lav viskositet. hvilket er særligt vigtigt for optiske applikationer. Sammenligning med oxygenanaloger bekræftede signifikant forbedring af optiske egenskaber.

"Der var kun få rapporter om stavlignende strukturmolekyler med alkylthiogrupper, der udviser flydende krystallinske faser, og ingen undersøgelser afslørede disse molekylers egenskaber, herunder årsagen til, at de ikke har tendens til at danne flydende krystallinske faser. Vi sigter nu mod at udnytte hver fases karakteristika fuldt ud til at udforske forskellige optiske og elektroniske fysiske egenskaber, herunder ikke kun optiske egenskaber, men også halvlederegenskaber, " siger adjunkt Arakawa.


Varme artikler