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胆甾相液晶螺旋方向的光调控

刘晓珺, 秦朗, 俞燕蕾

化学进展, 2023, 35(2): 247-262. DOI: 10.7536/PC220806

图1 手性分子开关调控光驱动胆甾相液晶螺旋方向的转变过程(a)及调控原理示意图(b),其中P和M分别代表手性分子的P螺旋性和M螺旋性

本文的其它图/表

图2 偶氮苯、二芳基乙烯和分子马达类手性分子开关的化学结构及其光致异构化过程
图3 (a) 手性分子开关1的化学结构。(b) 手性分子开关2a~2c的化学结构。(c) 掺杂10 wt% 手性分子开关2a于5CB中制得的胆甾相液晶,及其在310 nm紫外光照30 s和670 nm可见光照射60 s后的偏光照片^[53]
图4 (a) 手性分子开关3的化学结构。(b) 偏光照片呈现了胆甾相液晶从右手螺旋到补偿向列相再到左手螺旋的转变行为,其中胆甾相液晶是在向列相液晶MLC-2039中掺杂6 wt%手性分子开关3制得,从左到右分别为利用紫外光照射0、4、5 min和照射至光稳态的偏光照片^[54]
图5 轴手性联萘分子不同构型的示意图^[56]
图6 (a) 手性分子开关4a~4e的化学结构。(b) 光驱动胆甾相液晶在光照后的偏光照片及其对应螺旋结构变化的示意图,左边和右边分别为开环和闭环状态^[56]
图7 (a) 手性分子开关5a和5b的化学结构。(b) 掺杂1.0 mol%手性分子开关5b的胆甾相液晶在2.2 V交流电场作用下形成的光栅图案,及其在可见光照射下随螺旋翻转的变化。从左到右依次为440 nm照射下的光稳态,瞬态向列相和530 nm照射下的光稳态^[57]
图8 (a) 手性分子开关6的化学结构。(b) 含有0.8 mol%手性分子开关6的5CB制得的胆甾相液晶在楔形盒和垂直取向液晶盒中随紫外光照下螺旋结构的变化,以及相应的液晶相示意图^[60]
图9 由手性分子开关6和核-壳结构纳米转换器构筑的螺旋结构在不同波长近红外光刺激下发生螺旋翻转的示意图^[62]
图10 (a) 手性分子开关7a和7b的化学结构。(b) 含有10 wt%手性分子开关7a的ZLI-1132制得的胆甾相液晶在5 μm平行取向液晶盒中的偏光照片,光照下胆甾相液晶呈现出可逆的相转变过程^[64]
图11 (a) 分子马达8、9和10的化学结构。(b) 紫外光照下玻璃棒在液晶中转动^[66]
图12 (a) 分子马达11a~11c的化学结构及光驱动转变过程。(b) 非偏振光、左旋和右旋圆偏振光照射下胆甾相液晶显示图案的照片,不同区域反射颜色对应的透射光谱^[72]
图13 (a) 利用螺旋性竞争策略诱导胆甾相液晶发生螺旋翻转的机理示意图^[73]。(b) 手性分子开关12a~12c的化学结构。(c) 手性分子开关13a~13d的化学结构
图14 (a) 手性分子开关14a和14b的化学结构。(b) 借助光掩膜版编码信息的过程示意图。(c) 365 nm紫外灯激发下显示的荧光二进制代码照片及其对应的单词。在365 nm紫外光激发下达到光稳态的圆圈不发光,将其记为数字“0”;450 nm光照下达到光稳态的部分发射右旋圆偏振光,记为数字“1”;整体背景发射左旋圆偏振光^[75]
图15 (a) 手性分子开关15的化学结构。(b) 手性分子开关16和手性掺杂剂LM36的化学结构
图16 (a) 光驱动胆甾相液晶在405 nm紫光照射下的透射光谱(8.8 mW·cm^-2)。(b) 光驱动光谱可调艾里光束,紫光照射0, 2, 45, 65, 85和150 s后的显微照片和反射衍射图。比例尺为100 μm^[82]
图17 (a) 手性分子开关17和手性掺杂剂R5011的化学结构。(b) 365 nm紫外光照射下(15 mW cm^-2)胆甾相液晶微球内微观光学织构变化的偏光显微镜照片。图i和iv中的逆时针箭头和图viii和x中的顺时针箭头代表了相反的螺旋方向;图v中虚线连接了微球两端的点缺陷,图ix中的虚线环代表了环缺陷^[84]
表1 手性分子开关在不同液晶基体中的螺旋扭曲力及其变化值

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