Forskere har syntetiseret ny flydende-krystallinsk fotokrom

Kemikere ved Lomonosov Moscow State University, i samarbejde med tjekkiske partnere, har syntetiseret og studeret nye flydende-krystal fotokrome polymerer. Disse polymerer kombinerer optiske egenskaber af flydende krystaller med mekaniske egenskaber af polymerer. De ændrer hurtigt molekylær orientering under påvirkning af eksterne felter og danner belægninger, film og detaljer af kompleks form. En vigtig fordel ved sådanne systemer i sammenligning med flydende krystaller med lav molekylær masse er, at ved stuetemperatur, flydende krystal polymerer eksisterer i en glaslignende tilstand, med fast molekylær orientering.

Flydende-krystal polymerer omfatter molekyler med høj molekylvægt, kaldet makromolekyler. De er kamformede, hvilket indebærer, at lysfølsomme stive azobenzenfragmenter (C ₆ H ₅ N=NC ₆ H ₅ ) er fastgjort til den fleksible hovedkæde af polymer ved hjælp af afstandsstykker, bestående af CH ₂ dele. Disse fragmenter stræber efter sekventering og kan danne en bred vifte af "pakninger" - nemlig, flydende-krystal faser. Når lys rammer sådanne polymerer, azobenzengrupper isomeriserer, hvilket resulterer i ændring af polymerers optiske egenskaber. Sådanne polymerer kaldes fotokrome.

Forskerne har lagt særlig vægt på processerne med fotoisomerisering og foto-orientering. Fotoisomerisering er omlejring af bindinger inde i et polymermolekyle under påvirkning af lys. I dette studie, fotoorientering er ændringen af ​​stavlignende azobenzenfragmenters orientering med planpolariseret lys, hvis retning bestemmer det elektriske felt. Når de udsættes for polariseret lys, azobenzenfragmenter ændrer deres vinkel i løbet af fotoisomeriseringscyklusser. Dette sker, indtil deres orientering bliver vinkelret på det indfaldende lyss polariseringsplan, og fragmenterne ikke længere er i stand til at absorbere lys. Fotoorienteringsprocessen tillader ikke kun forskere at ændre orienteringen af ​​azobenzenfragmenter af makromolekyler, men forårsager også dikroisme og dobbeltbrydning. Dichroism er intensitetsforskellen af ​​polariseret lysabsorption i ortogonale retninger. Dobbeltbrydning refererer til en lysstråle, der opdeles i to komponenter med ortogonal (vinkelret) polarisering; retningen af ​​en af ​​disse komponenter ændres ikke, mens den anden stråle brydes.

Alexey Bobrovsky, en af ​​artiklens forfattere, siger, "Nøgleideen med vores projekt er at studere, hvordan den kemiske struktur af nye kamformede fotokrome flydende krystalpolymerer påvirker deres faseadfærd og fotooptiske egenskaber. Fotoisomerisering og fotoorienteringsprocesser giver os mulighed for at kontrollere faseadfærden og optiske egenskaber af udviklede systemer."

Ifølge forfatterne, den væsentligste opgave var at studere fotooptiske egenskaber og fotokromisme af de opnåede polymerer. Denne fase blev opdelt i to dele:bestråling af polymerfilmene med upolariseret UV-lys, under hvilken fotoisomerisering (nemlig, omlægning af intermolekylær kommunikation) fandt sted. Og den anden del involverede bestråling med polariseret lys, hvilket resulterede i foto-orientering.

Alexey Bobrovsky bemærker, at artiklen vedrører en større cyklus af projekter, der er afsat til fotoinducerede processer i fotokrome flydende krystalpolymerer. Forskeren siger, "Fotoisomerisering og fotoorientering har applikationer til såkaldte smarte materialer. De reagerer på enhver ekstern stimuli og kan bruges til informationsregistrering, opbevaring og overførsel, såvel som i optiske enheder af forskellig kompleksitet. Disse præcise polymerer er ikke praktiske i et virkeligt scenarie, da de er for dyre og deres syntese er ret kompliceret. På den anden side, du kan ikke altid forudsige, hvilke systemer der har applikationer i fremtiden."