两亲分子有序组合体

1、两亲分子有序组合体两亲分子有序组合体之溶致液晶之溶致液晶报告人：梁德建报告人：梁德建学号：学号：107100502008-06-01报告内容简介报告内容简介液晶的发现历史液晶的发现历史1液晶的特点与种类液晶的特点与种类2溶致液晶及其相态介绍溶致液晶及其相态介绍3溶致液晶的应用举例溶致液晶的应用举例4总结总结5液晶的发现历史液晶的发现历史 1888 年奥地利植物学家年奥地利植物学家 F. Reintzer 加热胆甾醇苯加热胆甾醇苯甲酯晶体时首先报道发现，介于固相和液相之间甲酯晶体时首先报道发现，介于固相和液相之间的一种相态（热致液晶）的一种相态（热致液晶） 1889 年德国物理学家年德国物理学家

2、 O. Lehmann 将其命名为液将其命名为液晶晶 1895 年年 O. Lehmann 发现表面活性剂油酸铵水溶发现表面活性剂油酸铵水溶液也能形成液晶（溶致液晶）液也能形成液晶（溶致液晶）液晶的特点液晶的特点 兼有晶体的兼有晶体的各向异性各向异性和液体的和液体的流动性流动性液晶的种类液晶的种类溶致液晶溶致液晶热致液晶热致液晶由表面活性剂和溶剂（通常由表面活性剂和溶剂（通常为水）组成为水）组成液晶行为由表面活性剂的浓液晶行为由表面活性剂的浓度变化引起度变化引起液晶行为同时也受到温度的液晶行为同时也受到温度的影响影响一般为单一组分化合物一般为单一组分化合物液晶行为由温度引起，并只液晶行为由温度

3、引起，并只在一定温度范围内存在在一定温度范围内存在熔点清亮点典型的热致液晶DSC曲线 当表面活性剂溶液浓度达到临界胶束浓度以上时，表面活性剂分子相互缔合成胶束；随浓度继续增大，胶束进一步缔合成液晶。 表面活性剂固体与溶剂混合时，溶剂浸入固体晶格中，形成夹心结构。溶剂的浸入，破坏了晶体的取向有序性，使其具有液体的流动性。 随着溶剂的不断加入，可以转变为不同的液晶态。溶致液晶的结构溶致液晶的结构溶致液晶的相态溶致液晶的相态层状相层状相 (lamellar)SAa 含量含量 80% 85%立方相立方相 (cubic)SAa 含量含量 60% 75%六方相六方相 (hexagonal)SAa 含量含量

4、 20%溶致液晶的相态溶致液晶的相态名称名称表观特征表观特征光学性质光学性质符号符号层状相层状相中等粘度中等粘度各向异性各向异性双折射双折射L,六方相六方相正六方相正六方相粘稠粘稠各向异性各向异性双折射双折射HI, MI反六方相反六方相HII, MII立方相立方相正立方相正立方相非常粘稠非常粘稠各向同性各向同性QI, V1反立方相反立方相QII, VII影响溶致液晶行为的因素影响溶致液晶行为的因素 表面活性剂分子烷基链的长度 一般当 C 6 时不会出现液晶相； C 12 时只有层状相、立方相；C 增加到 20 时会出现三种相态。 温度 添加剂 SAa 浓度SAa 浓度对溶致液晶相行为的影响浓度

5、对溶致液晶相行为的影响表面活性剂固体表面活性剂固体层状相液晶层状相液晶立方相液晶立方相液晶六方相液晶六方相液晶胶束胶束溶液溶液水水水水水水水水水水液晶相行为液晶相行为随随 SAa 浓度变化浓度变化应用举例应用举例-1：模板合成介孔分子筛：模板合成介孔分子筛利用溶致液晶作为模板合成介孔利用溶致液晶作为模板合成介孔 MCM-41 分子筛分子筛J. S. Beck et al., J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 10834surfactant cation: CnH2n+1(CH3)3N+, n = 8,9,10,12,14,16几种介孔几种介孔 MCM-41 分子筛的分

6、子筛的 TEM 图像图像J. S. Beck et al., J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 10834 在水热条件下采用溶致液晶作为模板，利用其导在水热条件下采用溶致液晶作为模板，利用其导向作用向作用首次首次合成了内径合成了内径 1.510 nm 的的介孔介孔分子筛，分子筛，突破了传统分子筛的孔径范围（突破了传统分子筛的孔径范围（ 1.5 nm，微，微孔）。制备的介孔分子筛在材料领域有重要意义。孔）。制备的介孔分子筛在材料领域有重要意义。 介孔分子筛很好地复制了六方液晶的结构。孔的介孔分子筛很好地复制了六方液晶的结构。孔的大小可以通过改变表面活性剂烷基链长或改变浓

7、大小可以通过改变表面活性剂烷基链长或改变浓度来调控。度来调控。应用举例应用举例-2：模板合成：模板合成 ZnSe半导体半导体G. N. Karanikolos et al., Nanotechnology, 2006, 17, 3121PEO-PPO-PEO /水/对二甲苯形成的溶致液晶模板体系下合成 ZnSe 量子点及其 HRTEM 图像G. N. Karanikolos et al., Nanotechnology, 2006, 17, 3121ZnSe 中空纳米球中空纳米球ZnSe 纳米管纳米管溶致液晶模板法的优点溶致液晶模板法的优点 材料的结构可以事先设计材料的结构可以事先设计 反应条

8、件温和，过程有较好的可控性反应条件温和，过程有较好的可控性 模板易于构筑且结构具有多样性模板易于构筑且结构具有多样性其他应用其他应用 医学领域：胶囊的囊壁材料；药物控制释放基体；药物医学领域：胶囊的囊壁材料；药物控制释放基体；药物传输材料等传输材料等 化学反应领域：为反应物提供了一个有序的微环境，可化学反应领域：为反应物提供了一个有序的微环境，可能提高某些反应物的活性，以及提高催化反应的选择性能提高某些反应物的活性，以及提高催化反应的选择性 生物领域：非水溶剂生物催化反应；影响膜的离子渗透生物领域：非水溶剂生物催化反应；影响膜的离子渗透性性总结总结 溶致液晶是由表面活性剂和溶剂组成的混合体系，溶致液晶是由表面活性剂和溶剂组成的混合体系，具有较为丰富的液晶相态具有较为丰富的液晶相态 随着表面活性剂浓度的变化，溶致液晶的相态也