随着分子纳米技术的发展,基于柱状液晶的纳米棒已经成为研究热点。在构筑柱状液晶的诸多结构基元中,树状分子DOBOB基元因具有很强的自组装能力,形成柱状液晶相的强烈倾向,紧密的纳米柱堆积结构,合成上的便利性和高收率性而获得青睐。通过收敛法合成的DOBOB液晶基元并以此构筑的纳米棒,具有结构、形貌和尺寸精确可控的特性。这方面有代表性的研究工作是美国的Percec课题组的基于DOBOB的超分子液晶树状分子体系。该课题组主要是通过设计并合成不同分子结构、代数的树状分子,成功的制备出具有平面扇形、锥形、半球型以及球形结构的树状分子。而将该类树状分子同可聚合的单体如甲基丙烯酸连接,并进一步聚合就得到所谓的“树枝化高分子”。树枝化高分子通过自组装形成的柱状或球状结构单元,其直径可达到纳米尺度,从而可方便的利用现代显微技术进行观察和操控,这一特点正是“自上而下”的组装方法所缺乏的。Percec课题组研究的“树枝化高分子”主要是基于柔性主链的,并未涉及到天然多糖这样的半刚性链的研究。据此,本论文基于课题组在天然多糖液晶性方面长期研究所积累的基础上,提出了基于DOBOB树状分子接枝天然多糖的合成及其液晶性和自组装结构的研究,制备适合用作纳米转子分子器件的新型液晶高分子。通过引入不对称的化学结构使合成产物增加熵值而不结晶,使其具有纳米分子转子运动所必须的玻璃化转变。最后还研究了该类液晶高分子的光致发光性能,探索其在光电材料领域可能的应用前景。本论文的工作首先利用收敛法合成了四种基于DOBOB液晶基元的树状分子,包括BOB酸、DOB酸、DOBOB酸以及DOVOB酸。接着再选取不同种类、分子量的天然多糖同这些树状分子进行接枝反应。在尝试了众多的合成路线,经过艰苦的合成探索后,最终选定了不完全取代的乙基纤维素作为重点研究对象,合成了一系列基于DOBOB树状分子的乙基纤维素衍生物。所有产物都经过FTIR、NMR等手段对结构予以表征。本论文的第二部分工作是结合不同的研究于段,包括DSC、显微热台、XRD、选区电子衍射以及计算机模拟等,对前述合成的树状分子及其接枝产物的液晶自组装行为进行了详细的研究。不同结构的树状分子其自组装结构具有显著的差异,其中BOB酸只形成晶态结构;DOB酸则形成近晶相;DOBOB酸和DOVOB酸形成柱状六方相。DOBOB由于具有一定的结晶性,从而不利于纳米转子的稳定,通过引入不对称结构而制备的DOVOB酸则具有纳米转子运动所必须的玻璃化转变。BOB酸、DOB酸的乙基纤维素接枝产物非但不具备良好的液晶性,反而阻止了乙基纤维素分子链的有序排列,从而只能形成有序性较差的向列相或不具备液晶性。DOBOB和DOVOB接枝单元则显现出了强大的自组装能力,其接枝乙基纤维素或者是壳聚糖的产物都能自组装成柱状相结构,柱直径普遍介于4-5nm之间。本论文第三部分工作是结合紫外光谱和荧光光谱研究了该类液晶高分子的光致发光性。结果表明,DOVOB酸及其接枝产物在可见光区具有荧光发射。尽管这类液晶高分子的荧光量子效率还不是很高,但相信经过合适的结构修饰,在光电材料领域将会拥有良好的应用价值。