模板效应对扭曲结构液晶稳定性的研究

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扭曲结构液晶包括胆甾相液晶,蓝相液晶和球状相液晶。胆甾相液晶由非手性的向列相液晶和手性分子组成,具有自组装的一维扭曲螺旋结构。蓝相存在于各向同性相和胆甾相之间,自然状态下,它稳定存在的温宽很小,通常为1~2℃。蓝相液晶由自组装的二维扭曲螺旋柱以及充斥在它们中间的缺陷组成。球状相液晶由三维扭曲球结构和遍布它之间的缺陷构成。由于缺陷具有弱的热稳定性,球状相通常存在于各向同性相和胆甾相之间或各向同性相与蓝相之间,它稳定存在的温宽很小。通过紫外光曝光实现液晶前聚体的聚合,我们得到聚合物稳定胆甾相液晶、聚合物稳定蓝相液晶和聚合物稳定球状相液晶,再将它们放入有机溶剂中,洗出未反应的聚合物单体分子、剩余的液晶和手性剂,于是我们制得了胆甾相液晶模板、蓝相液晶模板和球状相液晶模板,并对它们的重构特性进行研究。为了研究胆甾相液晶模板对多相扭曲结构液晶稳定性的影响,一种不同螺距的胆甾相液晶被重灌到模板中,我们发现重灌的胆甾相液晶和本征的胆甾相液晶可以共存于模板中。然而,不同螺距的蓝相液晶或球状相液晶被重灌到胆甾相液晶模板中,则仅有本征的胆甾相液晶出现。为了研究蓝相液晶模板对多相扭曲结构液晶稳定性的影响,一种不同螺距的胆甾相液晶被重灌到模板中,则重灌的胆甾相液晶和本征的蓝相液晶都会出现在模板中。但是,不同螺距的蓝相液晶或球状相液晶被重灌到蓝相液晶模板中,则仅有本征的蓝相液晶出现。为了研究球状相液晶模板对多相扭曲结构液晶稳定性的影响,一种不同螺距的胆甾相液晶在室温下被重灌到模板中,则模板中会同时出现重灌的胆甾相液晶和本征的球状相液晶。然而,一种不同螺距的胆甾相液晶在各向同性态下被重灌到球状相液晶模板,然后缓慢降至室温,则仅有本征的球状相液晶出现。不同螺距的蓝相液晶或球状相液晶被重灌到球状相液晶模板中,则仅有本征的球状相液晶出现。对于胆甾相液晶,因为胆甾相液晶的一维扭曲螺旋结构之间不存在缺陷,所以模板化过程只能重构一维扭曲螺旋结构,而不能提高胆甾相液晶的热稳定性。对于蓝相液晶和球状相液晶,它们的模板化过程可以分别重建二维扭曲螺旋柱结构和三维扭曲球结构。同时因为聚合物模板可以占据它们液晶分子晶格内部缺陷所在的位置,并提供锚定能,所以蓝相液晶和球状相液晶的模板化过程也可以提高模板化蓝相液晶和球状相液晶的热稳定性。因而我们提出了三种扭曲结构液晶的热稳定性与模板化胆甾相液晶、模板化蓝相液晶和模板化球状相液晶的热稳定性强弱的关系,发现胆甾相液晶的热稳定性非常接近模板化胆甾相液晶、模板化蓝相液晶和模板化球状相液晶的热稳定性。通过模板化过程,我们能实现多相态或多螺距的扭曲结构液晶器件,它们有望能被应用于光通信,光显示和液晶激光等领域中。
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