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华南理工黄明俊、谢晓晨团队在铁电资料研讨获系列发展

发布时间:2022-09-17 01:06:04 来源:华体会直播

  向列液晶是最简略的液晶态,可以进一步分单轴向列相(Nu)、手性向列相(N*)、改变曲折向列相(NTB)等。现在已有很多的向列相液晶分子具有低粘度、超卓的相行为和较高的可靠性等特色,向列相的各向异性和对外电场的呼应特功可以使其广泛应用于显现技能等范畴。传统向列相的典型组成分子是极性的,但在微观范畴均匀全体取向对错极性的,因而可以看作是头尾等价的。2017年,Richard J. Mandle等人和Hiroya Nishikawa等人先后别离发现了具有铁电特性的微观极化取向的铁电向列相液晶,除了传统向列相的特征外,其在软物质资猜中超高的介电常数、超强的非线性光呼应信号、对电场的高呼应灵敏度和较好的流动性,为研讨作业者们打开了研讨极化拓扑和铁电液晶光电特性的新大门。铁电向列相研讨现在仅限于以 RM734 和 DIO 系列为代表,大多数铁电相列型液晶分子都是根据芳香族酯键,需求开发新结构来丰厚铁电相列相液晶分子的化学结构规划。)课题组协作,研讨了闻名铁电向列相分子DIO的构象对铁电相相行为及温度安稳性的影响,此外还规划并组成了一种高度氟化并含有刚性介晶的新式铁电相列相液晶分子。相关作业别离宣布在《Journal of Materials of Chemistry C》和《Physical Chemistry Chemical Physics》中。

  该作业经过组成两种安稳的构象异构体:直线构象和曲折构象异构体,经过不同份额的共混发现,DIO铁电向列相的相态、相安稳性和电光特性灵敏地取决于构象异构体在体中的含量,该成果供给了低温安稳铁电向列相资料的可行性,并丰厚了对中心相结构-功能联系的了解。

  铁电向列相(NF)的呈现遭到分子极化强度μ和分子几许形状的操控,之前有研讨标明假如棒状分子的极化强度μ值超越9德拜,则倾向于构成NF相。DIO是最早被发现的铁电向列相分子之一,且该分子具有立体异构体效应,直构象异构体具有丰厚的液晶相行为,曲折构象异构体则不具有液晶相。为了研讨分子形状对铁电相的影响,咱们挑选了一系列份额共混的混合物进行研讨,如图2所示,在偏光显微镜下,纯直线构象异构体在反平行冲突的cell中表现出向列相(N)、近晶相(X)和铁电相 (NF) (图 2a-d)。当曲折构象份额 c 为 30 wt% 时,从N 相过渡到 X 相,具有更宽的条纹周期性(图 2e-g)。当c进一步增加到40 wt% ,则导致从 Iso 到 NF 相的直接相变。NF 以球状液滴从 Iso 中呈现(图 2i-k)。该作业经过简略的不同构象单体液晶共混,得到了具有室温安稳的铁电液晶,为研讨极化拓扑结构和了解铁电液晶的构效联系供给了新的或许。

  Phys. Chem. Chem. Phys.:具有高度氟化和刚性介晶的新式铁电向列相液晶的开发

  该作业规划并组成了一种新式铁电向列相液晶分子(LC1)(图3),分子结构高度氟化起着决定性效果,不只由于它增加了分子偶极矩 (μ) 值,并且还由于它的低极化率和弱离子溶剂化倾向。此外,不含芳香族酯键的高刚性液晶介晶会影响液晶资料特性,提高了分子流动性并答应在更宽的温度范围内调整向列相,并且获得了均匀且大面积的铁电畴。经过调整分子结构中碳链长度,并进行二元共混,可以在保存相同相结构呈现的前提下完成下降相变温度的效果,更有利于光学电学表征试验的展开。

  为了证明LC1可以构成铁电向列相,本作业在不同的外表锚定效果下,对液晶分子施加平面内电场。如图4 c和d所示的同向平行外表锚定效果下织构色彩改变契合铁电相列型液晶的一般规则,试验现象与对应的模仿指向矢散布契合较好;如图4 f所示,在反向平行外表锚定效果下,随电场巨细和方向改变,铁电向列相液晶分子畴区显现出典型成核成长及扩展的行为,畴区替换掩盖替换存在的阈值电场契合铁电资料的一般特性。该液晶分子展现出巨大的介电各向异性,体极化指向矢彻底沿着分子长轴方向。该液晶分子较高的SHG非线性光学呼应以及典型的平行四边形P-E电滞回线均揭穿该分子可以构成安稳的铁电向列相。这项作业展现了扩展铁电向列资料多样性的巨大潜力,并将加快相应的应用研讨和技能创新。

  图4. 偏光显微镜调查铁电向列相施加平面内电场在(a-d)同向平行外表锚定液晶盒和(e-f)反向平行外表锚定液晶盒的电-光呼应改换

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