棒状噻吩基液晶化合物的研究进展

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基于分子间氢键的棒状手性液晶的研究进展

基于分子间氢键的棒状手性液晶的研究进展左飞龙;吴奕环;时志强;武长城【摘要】Due to its unique optical-electro properties, facile synthesis and stimuli responsiveness to the environment, chiral supramolecular liquid crystals based on intermolecular hydrogen bonding have been becoming one of the hot topics in domain of supramolecular chemistry and been winning more application in functional materials, nonlinear optics and biomedical science, etc. This paper presents a brief review on the rod-like hydrogen-bonding chiral liquid crystals (RHCLC). The molecular structure, chiral group, substituent group, flexible chain, stability of these hydrogen-bonded supramolecular complexes and their relation to the observed liquid crystalline phases are the main topics of this review. Recent research achievements about RHCLC sorted by hydrogen bonds groups such as carboxylic acid and pyridine are introduced. At last the future development of RHCLC is prospected.%分子间氢键棒状手性液晶因其兼具手性液晶奇特的光电性能和氢键液晶的便捷制备以及独特的外界刺激响应性,在功能材料、非线性光学、生物医学等领域具有潜在的应用价值,一直是超分子液晶领域的研究热点.文章按照形成氢键互补基团的不同,将其划分为3种类型,即羧酸-羧酸类、羧酸吡啶类和其他类型氢键,介绍了此三类氢键棒状手性液晶近年来的研究进展.详细归纳了氢键质子给受体的分子结构、氢键稳定性、手性中心位置、取代基、柔性链长度等对液晶性能的影响,并在此基础上,对其未来发展做了展望.【期刊名称】《液晶与显示》【年(卷),期】2012(027)004【总页数】10页(P456-465)【关键词】液晶;氢键;手性;棒状;超分子【作者】左飞龙;吴奕环;时志强;武长城【作者单位】天津工业大学材料科学与工程学院改性与功能纤维天津市重点实验室,天津300160;天津工业大学材料科学与工程学院改性与功能纤维天津市重点实验室,天津300160;天津工业大学材料科学与工程学院改性与功能纤维天津市重点实验室,天津300160;天津工业大学材料科学与工程学院改性与功能纤维天津市重点实验室,天津300160【正文语种】中文【中图分类】O753+.2随着近代光电技术尤其是信息显示技术的飞跃发展，世界各地研究者对于手性液晶的研究越来越深入和广泛。

有机噻吩类衍生物液晶材料的研究进展

出的研究成果是用具有齐聚噻吩骨格的无定型（ｍｒｈｕ）子材料组装的Ｅａｏｐｏｓ分Ｌ器件（ｌｃｏｍｎｓｅｔｅｔｌｉｅｃｎｅｒｕ
ｄｖｅ，ｅｉ）通过控制齐聚噻吩的共轭长度，以发出不同波长的光；ｃ可 ③研究齐聚噻吩作为光电转换（ｌｌｓａｓ１ｏｒｅ）
的物质称为液晶（ｑｉｃｓｌＣ．其主要特征是在一定程度上类似于晶体，１ｕｒｔ，）ｉｄｙａＬ分子呈有序排列．而另一方
面，类似于各向同性的液体，又即有一定的流动性．关于ＬＣ的研究，论是低分子Ｌ无Ｃ还是高分子Ｌ，已Ｃ都经非常的深入，且Ｌ而Ｃ材料作为一种显示材料已经得到非常广泛的应用．有机噻吩类衍生物包括齐聚噻吩及其衍生物（有确定分子量）聚噻吩及其衍生物（子量不确定，具和分但具有分子量分布）是有机光、，电材料中非常重要的一大类．噻吩是五元环结构，符合休克尔规则，有适中具的能隙、宽的光谱响应、较良好的环境稳定性和热稳定性【是一类性能优异的７一ｎ，ｒ电子系共轭光、电材料．本文从有目的地设计、成有机噻吩类衍生物Ｌ，合Ｃ继而探索其作为ＬＣ材料的应用角度出发，述了有机噻吩综
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第２６卷第４期
２０年４月０８文章编号：０４３１（０８０ — ０ — ６１０ — ９８２０）４０９０４

液晶高分子发展及应用的概述

高分子科学,以30年代H.staidinger建立高分子学说为开展.此后高分子化学,特别是高分子合成方面,有了飞跃的发展.与此同时,高分子物理化学也有相应的发展.60年代以来,研究重点转移到高分子物理方面,逐渐阐明了高分子结构和性质的关系,为高分子的理论和实际应用建立了新的桥梁。

高分子化学注重对高聚物合成以及性质的研究，而高分子物理则重点研究高聚物的结构与性能，二者相辅相成，近年来研究较多的高分子液晶材料就是两者结合的典范。

液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。

研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性。

小分子液晶的这种神奇状态引起了人们浓厚兴趣，现已发现多种液晶材料。

这些主要是一些有机材料，形成液晶的物质通常具有刚性的分子结构，分子的长宽比例大于一，呈棒状构象，同时还具有在液相下维持分子某种排序所必需的凝聚力。

这种凝聚力通常是由结构中的强极性基团，高度可极化基团或氢键提供。

这样人们自然会联想到具有这种结构的高分子材料。

1937年Bawden和Pirie在研究烟草花叶病病毒时，发现其悬浮液具有液晶的特性。

这是人们第一次发现生物高分子的液晶特性，其后1950年，Elliott 与Ambrose第一次合成了高分子液晶，溶致型液晶的研究工作至此展开。

50年代到70年代，美国Duponnt公司投入大量人力才力进行高分子液晶发面的研究，取得了极大成就，1959年推出芳香酰胺液晶，但分子量较低，1963年，用低温溶液缩聚法合成全芳香聚酰胺，并制成阻燃纤维Nomex，1972年研制出强度优于玻璃纤维的超高强.高模量的Kevlar纤维，并付注实用，以后，高分子液晶的研究则从溶致型转向为热致型。

在这一方面Jackson等作出了较大贡献，他们合成了对苯二甲酸已二醇酯与对羟基苯甲酸的共聚物，可注塑成型，这是一种模量极高的自增强液晶材料。

新型棒状磺酸液晶的合成与表征

ＡｓａｔＮｖｌｏ－ａｅｕｏｉａｉｃｐｕｄ，－ｋｘ－＇ｕｌｙｓｌｎｔｂｈｎｌ３ｂｔｃ：ｏｅｒｓｐｄｓｌｎｃｏｏｎｓ４ａｏｙ－ｔｏ — ｆａ —ｉｅｙ（ａｒｄｈｆｃｄｍｌ４ｂｙｘｕｏｅｐａｄｂ，ａｅｍｓｅｅｎｅｚｏｐｅｙｂｎ — ｅｉａｔｎｏｂｔｅｕｎ）ｂｓｏａｅｇｎｗｒｓｔｓｅｆｍｂｈｎｌｙｉｏｎｇｅｃｏａｌ３ｄｎｏｅｙｈｉｄｒｉｒｇｐｎｒｉｆｕｎｓ—
ＳｅｉｐａｅｍｅｔＡｈｓｅ
近晶相液晶是一种分子空间方向和位置均有
序的近晶相磺酸液晶鲜有报导。
序的相态，将各类官能团引入近晶相分子是新近
等…合成了含氧乙烷片段的液晶，在热致近晶相下表现出了离子传导能力。Ｆｎｈｓｉ “ 合ｕａａ等ｈ
成了噻吩液晶，在近晶相下获得了导电性。
Ｔｈａ，ＷＡＮＣｉｏｇＡＮＳｕｉＧａ— ｎ，ＧＵＯＹｏｇ，ＷＵＹｏｇｈｎｎ
（ｅａｍｅｔｆｒｃｓＥｕｐｅｔｎａｔＥｇｅｒｇＳｈａｎｖｒｔ，ｈｎｄ１０５ＣｉａＤｐｒｎｏｏｅｓｑｉｍｎａｄＳｆｙｎｉｅｎ，ｉｕｎＵｉｅｉＣｅｇｕ６０６，ｈｎ）ｔｐｅｎｉｃｓｙ
果表明，３在高于１０时表现出热致性近晶Ａ相。８
关键
词：，－１４丁磺酸内酯；，＇４４－联苯酚；酸；磺棒状分子；成；合近晶Ａ相

噻吩类光电材料的研究进展

关键词噻吩 , 电致发光材料 , 光敏材料
Research progress on photoelectric materials of thiophene
Liu Wei Chen Ruikui Liu Jianhui Yang Xichuan Sun Licheng (State Key Laborato ry of Fine Chemical , Dalian University of T echnology , Dalian 116012)
1 噻吩类化合物用于电致发光材料方面
1.1 聚合物类聚噻吩(PT H)作为高分子发光材料的突出特点
是能够发红光 , 而其缺点是荧光量子效率较低 , 导致其器件的电致发光效率和亮度都比较低。
聚噻吩发光特性研究主要集中在聚(3-烷基噻吩)类多聚物方面。O hmo ri 等[ 3] 首先用 1(见图 1) 做发光层制成了发桔红色光的电致发光器件 , 并研究了烷基链长度对电致发光特性的影响。发现随着烷基链的增长 , 发光强度增大 , 但亮度较低。
Key words thiophene , electroluminescence ma terial , photosensitizer
五元杂环化合物如噻吩、呋喃及吡咯在环上都有六个 π电子 , 符合休克尔规则 , 具有芳香性。噻吩的电子云密度要比其他两个高 , 因此噻吩具有独特的光学性质和电子传输能力[ 1, 2] 。随着光电材料研究的迅猛发展 , 噻吩类化合物以其良好的光电性质 , 越来越多地应用于光电材料领域。本文将重点介绍噻吩类化合物在电致发光材料以及光敏材料两个方面的应用。
N oda 等[ 12] 曾指出 , 在聚合型或分子型发光材

1,3,4-噻二唑类液晶化合物的研究进展

图2 Fig. 2
化合物 3 和 4 的分子结构
Structures of compounds 3 and 4
2014 年， Gallardo 等［11］人合成了两系列 π 3， 4 －噻二唑化共轭的棒状液晶：含有硫的 1 ， 3 －噻唑环化合物 6 （图 3 ）。通过合物 5 和 1 ，研究液晶性质发现，这些化合物都能形成特殊这两个系的 SmC 相。随着芳香核长度的延伸，列形成的液晶相也更稳定，尤其是 SmC 相。在噻唑系列，部分化合物具有更高有序的 SmC，且含有倾斜六方晶格。在液晶状态时荧光会增强，而分子为各向同性状态时，则荧光消失，
彭雄伟，邢伟，程慧芳，肖玉龙，程晓红
（云南大学教育部自然资源重点实验室，化学科学与工程学院，昆明 650091 ）摘要： 3， 4 －噻二唑类液晶化合物的研究进展，综述了近年来 1 ，该类化合物形成棒状液晶、
Polycatenar 液晶、楔形液晶、弓形液晶、盘状液晶的分子结构及其自组装形成的液晶相结构。介绍了烷基链数目、刚性核长度等结构常数对液晶自组装结构的的影响。与含氧的杂环类分子中末端基团、 3， 4 －噁二唑液晶化合物相比， 1， 3， 4 －噻二唑类液晶化合物的液晶性、似物 1 ，光电性等更加优越。液晶方面类比表明，它具有更好的液晶性质。关键词： 1， 3， 4 －噻二唑；液晶；自组装；有机光电材料文献标识码： A 文章编号： 1004275X（ 2017 ） 01000108 中图分类号： TN104. 3
2001 年， Kido 等［12］报道了一类对称棒状 9，见图 4 。化合物 7 和 9 都出现了
5 －二噻吩－ 1 ， 3， 4 －噻二唑的对称分子含 2，（见图 5 ）。这些分子形成 SmA 相、 N 相、 SmX 相，并研究了末端的芳香核基团对光学性质、电化学性质、液晶性质的影响。例如，化合物 14 具有非色散的双极电荷传输，这种最大程度的电荷传输增加了分子的有序性，从而形成高度有序的近晶相。减弱化合物末端的芳化合物基态和第一激发态之间的能量香性，差也变小，其前线轨道能量也变小，导致化合物难被氧化和易被还原。例如，化合物 11 和 15 ，末端连有缺电子基团，其芳香性降低，导致不易被氧化而容易被还原，原因是分子的前线轨道能量降低。化合物 12 形成的 SmX 相有更高的电荷迁移率，垂直排列成高度有序的薄膜可做为 TFT 器件的通道。

噻吩类化合物电致发光材料的研究进展

（）链烷基取代聚噻吩１直无取代的聚噻吩几乎不溶于任何溶剂。但碳原子数目大于４的烷基在３位取代后，就能溶于氯仿等有机极性溶剂中。这是因为烷基取代基降低了高分子链间的作用力，增加了高分子的晶格缺陷，强极性有机溶剂分子的作用下，在
ＴｅＲｓａｃｒｇｅｓｏｉｐｅｅＣｏｏｎｓｉｈｅｅｒｈＰｏｒｓｆｏｈｎｍｐｕｄＴｈｎ
ＥｌｃｒｌｍｉｅｃｃｔｒｌｅｔｏｕｎｓｅｎｅＭａｅｉｓａ
ＦＮｉｏｇＱＩｈｎ－ｉ．Ｕｕ－ｎ，Ｎｕ－ｉ，ＡａｚｉＥＧＷｅｄｎ，ｅｇｊｎＳＮＹｅｍｉＷＡＧＨａｌＹＮＤ－ｈ－Ｚａｇｎ
（ｈｍｉｌｎｉｅｉｅａｔｎｏＳｕｈａｔｎｅｓｙＪｇｕＮｎｎ１０６ＣｉＣｅｃｇｅｒｇｐｒｔｆｏｔｅｓＵｉｒｉ，ｎｓａｊｇ２９，ｈａ）ａＥｎｎＤｍｅｖｔｉｉ０ｎ
Ａｂｔｃ：Ｔｈｓｐｐｒｗａｉｌｏｃｒｅｎｔｅｒｃｎｅｅｒｈｐｏｒｓｆｔｉｐｅｅｓｒｔａｉａｅｓｍａｎｙｃｎｅｎｄｏｈｅｅｔｒｓａｃｒｇｅｓｏｈｏｈｎｃｍｐｕｄｉｅｅｔｏｕｎｓｅｃｍａｅｉｌｗａｓｍｍａｉｅ．Ａｌｙｓｂｔｕｅａｄｏｏｎｓｎｌｃｒｌｍｉｅｃｎｅｔｒｓａｓｕｒｄｚｋ — ｕｓｉｔｄｎｔａｋｘ —ｓｂｔｕｅｐｌｔｉｐｅｅｌｏｙｕｓｉｔｄｏｙｈｏｈｎｗｅｅｅｃｉｅｉｐｒｉｕａ．Ｆｔｒｔｅｄｔｒｄｓｒｄｎａｔｌｒｕｕｅｒｎｗａａｓｂｃｓｌｏｄｓｕｓｄｉｃｓｅ．Ｋｙｒｓｅｅｔｏｕｉｅｃｎｅ；ｈｏｈｎｏｏｎｓ；Ｌｍａｅｉｌｅｗｏｄ：ｌｃｒｌｍｎｓｅｃｔｉｐｅｅｃｍｐｕｄＥｔｒｓａ

α-氰基二苯乙烯液晶化合物的研究进展

α-氰基二苯乙烯液晶化合物的研究进展作者：姚泽周林宗赵术来源：《工业技术创新》2018年第03期摘要：液晶具有液态流动性和固态分子取向性的双重性质，且表现出各向异性。

二苯乙烯及其衍生物属于液晶化合物，在稀溶液中往往有较强的荧光，而聚集时却表现为荧光淬灭。

在二苯乙烯的α位引入氰基所得到的α-氰基二苯乙烯则不仅具有很高的荧光量子量，而且具有聚集发光特性。

对称线型α-氰基二苯乙烯、非对称线型α-氰基二苯乙烯和盘状α-氰基二苯乙烯是三种常见的α-氰基二苯乙烯液晶化合物，不仅在信息材料领域具有潜在的应用前景，而且在新型功能光电设备的开发方面具有广阔的应用价值。

关键词：液晶;二苯乙烯;α -氰基二苯乙烯;光电中图分类号：06文献标识码：A文章编号：2095-8412（2018）03-094-04引言目前，液晶相关产品已经广泛应用于民用、工业等领域，也在生物、气体检测、浅层肿瘤诊断等专业领域受到关注。

二苯乙烯及其衍生物是一类典型的π共轭分子液晶化合物，具有优良的发光性质，在光电功能材料等领域具有应用潜力。

二苯乙烯及其衍生物在稀溶液中往往有较强的荧光，而聚集时却表现为荧光淬灭。

近年来，研究人员发现，在二苯乙烯的α位引入氰基所得到的α-氰基二苯乙烯，不仅具有很高的荧光量子量，而且具有聚集发光特性，使得a-氰基二苯乙烯及其衍生物在有机光电材料、OLED材料、太阳能电池、化学/生物传感器等领域受到广泛的研究[1]。

本文首先介绍液晶的特性、分类和应用范围，进而对三种特殊的阱氰基二苯乙烯液晶化合物进行论述。

1 液晶1.1 液晶的特性液晶往往出现在一段确定的温度范围内。

它既有液态的流动性，即可形成液滴、能承受剪切应力;也有固态晶体的分子取向性，即具有一定的光折射率、电阻率、磁化率、粘滞系数等[2]。

由于液晶分子排列位置无序、取向一维或二维长程有序，所以液晶能表现出各向异性[3]。

鉴于此，液晶的极化率和电导率等也具有各向异性的特点，当大量液晶分子规律排列时，其总体的电学和光学特性，如介电常数、折射率，也将呈现出各向异性的特点。

对甲氧基苯酯液晶基元聚噻吩的合成方法[发明专利]

专利名称：对甲氧基苯酯液晶基元聚噻吩的合成方法专利类型：发明专利
发明人：李征
申请号：CN201210440652.8
申请日：20121107
公开号：CN103804344A
公开日：
20140521
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：对甲氧基苯酯液晶基元聚噻吩的合成方法属于化学技术领域，更具体的说，本发明涉及对甲氧基苯酯液晶基元聚噻吩的合成方法的改进。

本发明提供了一种以刚性液晶基元直接横挂于聚乙炔主链的液晶共轭聚合物，刚性大体积液晶侧链阻碍了聚乙炔主链的共轭取向的对甲氧基苯酯液晶基元聚噻吩的合成方法。

本发明对甲氧基苯酯液晶基元聚噻吩的合成方法是：合成2-噻吩对二甲苯。

将合成的产物2-噻吩对二甲苯用高锰酸钾氧化得2-噻吩-对二苯甲酸，将2-噻吩-对二苯甲酸和PPh溶于干燥的吡啶中得溶液A。

将4-甲氧基苯酚和CCl溶于干燥的吡啶中得溶液B，将B缓慢加入到A中。

将混合物在氮气气氛中反应。

待其冷却至室温后，将产物缓慢倒入甲醇，得淡黄色晶体。

申请人：李征
地址：110179 辽宁省沈阳市浑南新区世纪路15号3号楼609
国籍：CN
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两种带有噻吩基团的液晶分子及其电化学聚合

两种带有噻吩基团的液晶分子及其电化学聚合近年来，由于液晶材料的独特的性质，它被广泛地用于显示器电子器件的开发与制造。

近几年，液晶分子的合成及其电化学聚合受到了科学家们的研究热捧。

其中，两种带有噻吩基团的液晶分子得到了特别关注，它们分别是噻吩硫醚和噻吩烷撑亚胺，它们具有先进的电化学聚合能力，能够提高液晶材料的总体性能。

噻吩硫醚是一种拥有双原子功能基团和酯基结构的液晶分子，它能够很好地维护噻吩结构的稳定性，从而具有更高的结合能力和更好的聚合性能。

噻吩硫醚的电化学聚合可以利用水溶液中的H2S和S2O42-作为电子载体介质，从而实现聚合，同时还可以检测H2S和S2O42-在水溶液中的电量分布。

噻吩硫醚的电化学聚合可以改善其自聚合性能，同时还能改变分子的结构，提高其受电子调控的程度。

噻吩烷撑亚胺是一种具有不饱和酰氧基的液晶分子，它具有一种新型的结构及其相应的物理性质，可以拓展液晶材料的性能。

它的电化学聚合可以利用质子交换膜的电位差来加速聚合反应，这也会提高介质的响应性，从而改善传输特性。

另外，电化学聚合还可以改变分子的尺寸，从而改变它们的受电磁调控性。

在电化学聚合过程中，光谱特性也会受到影响，从而提高其光学性能。

本文就两种带有噻吩基团的液晶分子及其电化学聚合，进行了一些初步的研究与讨论。

分子结构表明，这两种液晶分子都具有独特的性质，它们可以提高液晶材料的电化学性能，同时对尺寸的改变也会改变它们的光学特性，从而为大型液晶显示器的制造提供更高的性能。

未来，随着关于液晶分子的研究，我们可以期待更多的噻吩基团的液晶分子的出现，从而为液晶显示器电子器件的开发和制造提供更高的性能与更好的使用性能。

综上所述，噻吩硫醚和噻吩烷撑亚胺是两种具有独特性质的液晶分子，它们具有很好的电化学聚合性能，可以改变分子的尺寸和结构，从而提高液晶材料的总体性能。

这两种液晶分子的研究可以为液晶显示器的开发和制造提供新的思路，从而提高其使用性能，为科学研究提供更多的发展机遇。

苯基苯并噻吩类棒状液晶化合物及其制备方法[发明专利]

专利名称：苯基苯并噻吩类棒状液晶化合物及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：仲昱洁,林航,赵可清,赵可孝,胡平,汪必琴
申请号：CN201811450026.0
申请日：20181130
公开号：CN111253366B
公开日：
20220617
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了三种苯基苯并噻吩类棒状液晶化合物，这三种液晶化合物可由廉价的药物中间体经过简易的反应步骤获得，能自组装形成有序的近晶相液晶和向列相液晶，化学稳定性好，也可作为光学材料和有机半导体材料使用。

本发明还公开了这三种液晶化合物的制备方法。

申请人：四川师范大学
地址：610068 四川省成都市锦江区静安路5号
国籍：CN
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噻吩盘状液晶研究进展

噻吩盘状液晶研究进展赵可清【摘要】液晶半导体材料因为具有自组装有序、自修复缺陷、保留有序度和电荷传输性能、可溶液方式加工成为薄膜电子器件且成本低廉等优点,而广受关注.液晶半导体材料在有机电子器件领域,如:发光二极管、太阳能电池、场效应晶体管、分子传感器等有广阔的应用前景.这些薄膜电子器件性能与其活性成分液晶半导体材料性能密切相关.重点介绍含噻吩单元的盘状液晶和柱状相液晶的分子结构、合成方法、光电性质,及其在薄膜电子器件中的性能.对噻吩盘状液晶未来发展方向进行展望.【期刊名称】《四川师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(042)003【总页数】16页(P285-300)【关键词】液晶;有机半导体材料;噻吩;盘状液晶;柱状介晶相;荧光;场效应晶体管;电荷迁移速率【作者】赵可清【作者单位】四川师范大学化学与材料科学学院,四川成都 610066【正文语种】中文【中图分类】O174+.6液晶半导体是一类新型的有机半导体材料，在有机电子学领域占有重要的地位．液晶半导体具有独特的性质：在常见有机溶剂中有良好的溶解性，随温度变化可自组装形成有序介晶相，缺陷可自修复，有较高的载流子迁移速率，可通过旋涂或喷墨打印等方式加工成为低成本柔性电子器件，可制成大面积柔性光电子器件［1－6］．目前，液晶半导体材料在有机场效应晶体管（OFETs）［6］、气体分子传感器、有机太阳能电池（OPVs）［7］、有机发光二极管（OLEDs）［4］等高技术领域显示出良好的应用前景［8－11］．液晶半导体根据分子几何形状主要分为棒状液晶半导体和盘状液晶半导体．棒状液晶分子呈长棒形，自组装形成高度有序的层状近晶相，电荷载流子在层内芳核间跃迁传输，是典型的二维液晶半导体材料，在有机场效应晶体管领域的应用上有优异表现［10－11］．盘状液晶分子通常由具有大共轭π电子体系的稠环芳烃及其围绕的多条烃链构成，可自组装成高度有序的六方柱状介晶相（Colh），其电荷载流子迁移速率为0．1cm2·V－1·s－1，与有机大环芳烃单晶、共轭高分子、石墨及无机多晶硅材料性能相当［1］．盘状液晶的自组装和自修复功能使其较其他材料在器件加工工艺、制作成本上有明显的优势，并且在有机光电子学领域作为有机场效应晶体管、有机发光二极管、有机太阳能电池、高速复印机及扫描仪光导鼓、气体分子传感器、锂离子电池固体电解质等中的应用已经进行了广泛研究，显现出巨大的应用前景．苯并菲盘状向列相（ND）单体和光聚合产物已被Fuji公司开发成为液晶显示屏视角扩展膜，成为盘状液晶第一个商业化产品［1］．研究与开发有实用价值的液晶半导体材料（不同于液晶显示材料），提高其电荷迁移速率是关键．研究发现，液晶分子电子结构、分子间排列紧密程度以及液晶相态结构，与电荷迁移速率密切相关．分子间排列有序度越高，其电荷载流子迁移速率越高．因此，围绕提高迁移率，扩大芳烃共轭体系，用氟原子取代芳核上氢原子改变载流子极性、用噻吩基取代苯环等分子设计手段，可显著改善液晶相稳定性和堆积有序度，提高电荷传输速率，改善材料在空气中的稳定性和器件的使用寿命．盘状液晶的发现距今约40年的历史［12］．以盘状液晶为代表的液晶半导体材料的合成、性能测试，以及器件制作在过去20年取得了显著进展．然而，液晶半导体材料大规模商业化应用仍然面临一些问题和障碍，比如：材料在电子器件中的稳定性、更高的电荷传输速率和器件效率，作为空穴传输的p型半导体材料报道较多，而作为电子传输的n型半导体材料稀缺［13］．就如同5CB（戊基氰基联苯，C5H11－Ph－Ph－CN）向列型液晶化合物的发现宣告了全新的液晶显示时代的到来一样，期待高性能液晶半导体材料的出现会带来全新的科技革命．本文就含噻吩结构的盘状液晶这一主题进行文献综述．首先介绍了噻吩盘状液晶的分子结构、合成方法、自组装相态结构、吸收和发射光谱等光物理性能、电荷传输性能，以及在电子器件中的性能；然后介绍了作者课题组在这一领域的相关工作以及结论和展望．1 噻吩盘状液晶噻吩是重要的杂环芳烃．因为噻吩以及并噻吩稠环芳烃中S原子轨道扩展致使分子间π－π轨道更有效重叠，分子间相互作用增强，载流子迁移速度提高等特点而成为重要的有机半导体材料结构单元，所以含噻吩结构的有机半导体材料合成方法也得到了快速发展［14－15］．作为五元杂环的噻吩，在芳环上具有6个共轭π电子，因此具有较高的电子云密度，这使其具有独特的光学性质和电荷传输的能力．目前噻吩类化合物以其良好的稳定性、可加工性而在电致发光领域的研究与报道比较多，这源于噻吩衍生物的优良的电致发光性能．同样，该类化合物在电导、OLEDs、有机太阳能电池等方面具有良好的应用前景而备受瞩目．因此，近年来越来越多的学者设计合成含有噻吩结构的盘状液晶分子，以期获得具有高电荷传输速率、良好发光性能，以及良好器件加工性能的液晶材料．Tinh等［16－17］合成硫杂吐昔烯衍生物（如图1所示），并对其液晶性进行了详细研究，据报道该系列化合物具有良好的液晶性，在液晶相态时具有盘状向列相、四方柱状相和六方柱状相等多种液晶相转变，介晶相温度较宽．由于该工作报道较早，作者并没有研究材料的半导体性质．图1 硫杂吐昔烯衍生物盘状液晶分子Fig．1 Thio－truxene discotic liquid crystals1997年麻省理工学院Swager教授课题组［18］报道了噻吩并酞菁类盘状液晶化合物DM－1，2和苯并酞菁类盘状液晶化合物DM－3，4（合成路线和化合物结构如图2所示），通过对比发现DM－1，2拥有较低的相转变温度，有更丰富的π电子．在π电子相互作用下，DM－1，2在溶液中容易发生聚集，导致紫外吸收发生蓝移，在核磁谱中有去屏蔽效应．DM－1，2为室温液晶，所有化合物液晶相时呈六方柱状堆积，在电子器件方面具有潜在的应用价值．噻吩并酞菁铜和苯并酞菁铜也呈柱状液晶性，相转变温度更高．2000年英国学者Cook课题组［19］采用苯二氰和噻吩二氰混合原料一步法反应，合成并分离了一系列噻吩并酞菁类化合物（如图3所示）．反应物通过随机组合方式，一步得到多个不同结构的产物．交叉反应显示2，3－二氰基噻吩比3，4－二氰基噻吩更容易反应．通过测试，多数化合物有液晶性，呈柱状相．当把这些化合物制作成均匀的薄膜，在紫外测试下，表现出较宽的吸收范围，在600～800 nm之间．该工作对噻吩并酞菁Ni、Co、Zn、Cu等金属有机盘状液晶分子设计与合成、液晶性进行了比较研究．2010年，加拿大学者Eichhorn等［20］以苯并三噻吩衍生物作为中心核，通过酰胺键连接3个带柔性链的苯环（分子结构如图4所示）．该分子设计的特色是用稠环芳烃三噻吩并苯做刚性核，容易在π－π作用下盘与盘重叠聚集形成柱状；酰胺键在柱内分子间引入氢键，进一步锚定柱状相．结果显示，该材料具有较宽的介晶范围、高的清亮点、呈六方螺旋柱状相和室温液晶．通过TRMC测得电荷传输速率为0．02cm2· V－1·s－1．这一迁移速率主要是电子迁移率的贡献，几乎没有空穴迁移速率的贡献．原因是带酰基的稠环芳核贫电子且距离较近并负责传输电子，而围绕的苯基富电子但距离较远并承担空穴传输责任．量子化学计算结果显示其HOMO轨道在苯环上，LUMO轨道在中心稠环芳核上，这与测试结果一致．另外，用TOF法测试的电子迁移速率是2×10－3 cm2·V－1·s－1，没有测试到空穴迁移速率．图2 噻吩并酞菁类（金属有机）盘状液晶化合物Fig．2 Thiophene－fused phthalocyanine and metal－containing DLCs图3 噻吩并酞菁（金属有机）盘状液晶化合物分子设计与合成Fig．3 Molecular designing and synthesis of thiophene－fused Pc metallomesogens图4 苯并三噻吩盘状液晶半导体分子结构与合成方法Fig．4 Semiconducting benzotrithiophene H－bond discotic liquid crystal2011年东京大学Kato课题组［21］合成了一系列螺旋形的π－π共轭分子（如图5所示），该分子是由中间缺电子的三嗪和外围富电子噻吩、咔唑直接偶联构成，从而实现具有双极性电荷传输的液晶材料的构建．3组电子供体（Donating）连接电子受体（Accepting）形成电活性8级π共轭结构．这类分子通过自组装，形成柱状，通过飞行时间测试（TOF）证明这类分子具有电子和空穴双载流子传输能力．这种设计让电子供体和电子受体的电活动部分单独存在每个形成的分子柱中，使其在一维纳米结构中具有精确的电子调谐功能．分子的电化学性质通过循环伏安测试和理论计算．文献［21］提供了一个新的指导方针和灵活的对双极性导电纳米液晶材料的设计方法．在液晶性方面，该类化合物均呈现六方柱状相堆积，且为室温液晶．图5 分子内D－A结构的三嗪－噻吩星型盘状液晶：分子结构与柱状堆积Fig．5 Star－shaped DLCs with triazine－thiophene as the core：molecularstructures and the supramolecular columnar and 2Dhexagonal columnar packing2013年东京大学Takuzo Aida课题组［22］成功合成螺旋桨型化合物F9T的3个异构体（如图6所示）．分子中9个硫原子的影响使得该系列分子不是平面结构，而是空间存在扭曲现象．3个分子中只有F9Tendo有液晶性，为六方柱状相．在液晶态时F9Tendo盘状分子之间硫原子与硫原子相互接触，使得分子沿着柱轴呈三螺旋的几何形状发展堆积形成柱状．F9Tendo显示出非常高的电荷传输速率，达到0．18cm2·V－1·s－1，有着明显的双极性和比较均衡的空穴和电子迁移率．通过混合F9Tendo与可溶性富勒烯衍生物PCBM制备形成薄膜，测试显示出光伏响应，在有机太阳能电池中有潜在应用．图6 螺旋桨型并噻吩化合物及其同分异构体Fig．6 Propeller－shaped thiophene－fused DLCs2015年印度学者Gupta等［23］通过苝四酸酐为原料，合成了一系列苝［1，12－b，c，d］噻吩四酯类化合物RG－1～4（如图7所示）．该类化合物显示出宽的介晶范围，呈六方柱状堆积，并且表现出良好的垂直取向的液晶相，是在器件应用上重要的性质之一．在发光方面，在长波长紫外光照射下，该类化合物在溶液中发天蓝色光．因为其良好的溶解性和较高的发光量子效率，可以作为测量未知化合物量子效率的基准物质．通过循环伏安研究显示，硫原子引入降低了化合物的HOMO和LUMO能级．根据化合物的光物理属性和自组装行为，它们在制造有机电致发光器件方面具有潜在的价值．图7 噻吩并苝四酯盘状液晶：合成与荧光性质Fig．7 Thiophene－fused perylene tetraester DLCs：synthesis and photoluminescence新加坡Chi课题组［24－25］报道了分别以苯并菲和含氮吐昔烯为核、外接烷基噻吩和烷基二噻吩衍生物的盘状液晶及其噻吩氧化并环体系（如图8）．所有分子都表现出较强π－π键之间相互作用，特别是关环产物TTP－C和TAT－T－C，在室温显示为柱状液晶相，均具有较宽的介晶范围和较高清亮点，这是因为具有较大的共轭芳香结构以及受到短聚噻吩臂的影响所致．其中TTP－C和TAT－T－C 因为噻吩的原因具有丰富的共轭π电子云，以及良好的分子共平面结构，使其在溶液和固体中都表现出明显的聚集作用．在变浓度核磁测试中表现出去屏蔽效应，分子芳基氢峰随着浓度的增加向高场移动，将它们制成薄膜，并进行紫外吸收光谱测试时，相对于未关环的分子，关环分子最大吸收峰明显蓝移．良好的溶解性、稳定性以及高度有序性，使得这类分子在有机电子器件，如场效应晶体管方面具有潜在应用价值．图8 噻吩苯并菲和噻吩并含氮吐昔烯盘状液晶Fig．8 Thiophene－fused triphenylene and Aza－Trxene DLCs2011年Chi课题组报道［26］以四溴萘四酸二酰亚胺为原料，通过与噻吩锡试剂Stille偶联，再用三氯化铁氧化脱氢关环，合成了TT－TDI化合物（如图9所示）．通过研究得知该化合物具有较低的能隙，仅为1．52eV，并具有两性氧化还原行为；同时该化合物显示出液晶特性，在薄膜场效应晶体管中显示出电子和空穴传输特性．2010年韩国学者Hoang等［27］报道了以苯并菲为核心通过炔桥连苯基噻吩的盘状液晶化合物（分子结构与合成路线如图10所示）．化合物呈现柱状向列相液晶（NCol）．分子易溶于普通有机溶剂，并且表现出自组织成平行于基底的单轴取向有序长纤维结构．与先前报道的苯并菲衍生物不同，该分子具有相对较低的带隙能量（E g＝2．53eV），这一特点使其在有机电子和光电子领域有应用潜力．图9 萘二酰亚胺－并四噻吩盘状液晶Fig．9 Naphthalenediimide－fused thiophene DLC图10 炔桥连苯基噻吩苯并菲星型盘状液晶Fig．10 Star－shaped triphenylene－thiophene DLCs2012年 Mullen课题组［28］用Suzuki偶联和氧化环化合成了六噻吩并蔻（HTCs），分子结构与合成方法如图11所示．四己基取代和四（十二烷基）取代HTCs，后者在室温显示柱状液晶相，有宽的介晶温度范围，因此可以潜在应用于有机电子器件中．HTCs比已知的其他环化噻吩有更强的供电子能力，但不容易从气相沉积为优质薄膜．因此，真空气相沉积薄膜晶体管仅有场效晶体管，迁移率为0．002 cm2·V－1·s－1．2016年东京大学Kato课题组［29］设计并合成了以芘为中心的X形分子，周围与4个噻吩－噻吩－苯基连接，末端连接有8条或12条烷氧基柔性链（如图12）．这些X形分子自组装为柱状相室温液晶，有宽的介晶温度范围．X线衍射分析显示柱状相为六方、四方、矩形柱状堆积．飞行时间测试（TOF）显示这类材料有较低的空穴迁移率，为10－4～10－5 cm2·V－1·s－1，有8条柔性链的化合物显示出力致变色荧光特性，文献对其变色机制进行了研究．芘化合物与月桂酸酰肼形成的液晶凝胶电荷迁移速率有所提高．图11 六噻吩并六苯并蔻盘状液晶：合成路线Fig．11 Hexa－thiophene－fused coronene DLCs：synthesis2014年日本学者Hirose等［30］报道了通过1，6－二乙炔芘与2－溴噻吩衍生物Sonogashira偶联反应，构建新型多柔链液晶分子（如图12所示）．XRD测试结果显示化合物具有近晶相、矩形和六方柱状相．柔性链C8～C16化合物为矩形柱状堆积；柔性链为C18时，为六方柱状堆积．柔性链长度决定了其液晶相态．图12 四芳基取代和二芳基取代芘柱状相液晶：分子结构与力致变色原理Fig．12 Pyrene－thiophene columnar LCs：molecular structures，and colour－change mechanism2014年美国学者 Walba课题组［31］设计合成了以六苯并蔻（HBC）为核心和6个烷基－三唑－四－3－己基噻吩的新型液晶（分子结构与合成路线如图13所示）．合成关键步骤是叠氮基HBC与1－炔基－四－3－己基噻吩的点击偶联．该HBC衍生物在一个很宽的温度范围自组装成稳定的六方柱状液晶相且是室温液晶．而介晶性取向可以通过施加外电场来控制，并且在外电场消失后该分子取向仍然保持，这种转换本质上是电介质的转换，并且介晶相具有正的介电各向异性，使得ITO－玻璃单元中极易清洁的垂直取向容易获得．并且，这种基于HBC的液晶材料，可以在大面积薄膜器件领域找到应用．图13 六苯并蔻为核寡聚噻吩围绕的新型盘状液晶：外电场调控超分子柱取向Fig．13 HBC－oligo－thiophene DLCs by click chemistry：electrical－field controlling column orientation图14 噻吩并萘酞菁锌金属有机盘状液晶：分子结构与合成路线Fig．14 Thiophene－fused Pc－Zn DLCs：molecular structures and synthesis 2016年日本学者Kimura等［32］合成了自组织二维纳米结构的多环芳烃分子（分子结构与合成路线如图14所示）．这种通过非共价键相互作用在有机电子和光电子器件的发展非常重要．文中设计合成的2种噻吩并锌萘酞菁ZnTNendo和ZnTNexo是很好的光电活性液晶材料．由于分子间的π－π相互作用及芳族核和外围侧链之间局部的相分离，这2种化合物有很宽的柱状介晶相范围，且为室温液晶．通过飞行时间测试（TOF）证明ZnTNexo显示出良好的平衡双极载流子（电子和空穴）传输行为，载流子迁移率约为10－2cm2·V－1·s－1．值得注意的是该酞菁成环反应产率较高，达到了50%．2 空心盘状化合物2011年德国学者Höger课题组［33］合成和研究了六边形大环中空盘状液晶化合物（如图15所示），与该课题组先期报道的化合物相比，由大三角形环扩展到六边形大环，对于三角形大环分子的自组装成柱状相和N相取决于间隔亚苯基和芳基部分．而该大环化合物由于分子间π－π相互作用自组装更有序，相态为分子重叠形成六方柱状相和矩形柱状相，通过XRD和STM观察到该化合物有空螺旋形纳米通道形成．固态核磁谱显示空腔中不含有溶剂和烷基链．图15 含噻吩六边形大环空心盘状液晶化合物结构式Fig．15 Empty helical nanochannels formed by thiophene－fused macrocycle2012年英国学者Cammidge等［34］报道了噻吩双桥连苯并菲盘状液晶二聚体（如图16所示）．合成的盘状二聚体分子，用热台偏光显微镜可以观察到明显的盘状向列相丝状织构．由于构建的大环桥连穿过苯并菲3，6位形成中空区域，这有效降低了盘状分子间π－π相互作用，这是导致盘状二聚体向列相行为特征的主要因素．这可能是一个形成盘状向列型液晶的通用策略．二聚体化合物用380nm 光激发，在500nm处发光．由于共轭噻吩单元的富电子特性、发光性能、电荷传输特性、自修复性和向列相液晶固有的易取向等特征，该文报道的噻吩单元桥接的盘状液晶二聚体是一类有趣和重要的有机光电功能材料，可能在光学补偿膜有潜在应用价值．加拿大学者Sutherland等［35］通过噻吩金属化，与对烷氧基苯甲醛反应，再与吡咯缩合、氧化，简便合成了结构新颖的21，23－二硫代卟啉衍生物（分子结构与合成方法如图17），其自组装成柱状介晶相．该二硫化卟啉吸收光谱在400～800nm，在465和670mV出现稳定的2个可逆电化学氧化还原反应，具有电致变色现象．合成的二硫化卟啉化合物稳定性好，氯仿溶液旋转浇铸形成的薄膜约为60nm，薄膜经阻后薄膜仍然稳定且导电性提高4个数量级．光谱强吸收性、稳定的氧化还原性能、自组装液晶性使这些二硫化卟啉作为有机电子供体材料，在电子器件中有潜在应用．图16 噻吩桥连苯并菲盘状液晶二聚体：分子结构、向列相堆积与光学织构Fig．16 Thiophene－linked triphenylene twins：molecular structures，packing and optic texture of nematic discotic phase图17 含噻吩单元的卟啉N2S2盘状液晶：合成与光学织构Fig．17 Dithiaporphyrin N2S2discotic liquid crystals：synthesis and optic texture 3 作者课题组工作2017年，Zhao课题组［36］将噻吩通过Suzuki偶联反应引入苯并菲中，再通过FeCl3氧化关环，得到含噻吩结构的盘状液晶分子（如图18）．氧化关环前后化合物都具有液晶性，关环后的化合物液晶范围拓宽，这是由于关环之后，分子的共轭体系增大、平面性增强，分子间相互作用增强所致．合成的14个芳基取代苯并菲中12个化合物有柱状液晶相，吸电子芳烃导致清亮点温度升高，富电子芳基取代清亮点降低．氧化环化反应对芳烃电子效应敏感：富电子芳烃易于环化，贫电子体系环化较困难．图18 噻吩并苯并菲盘状液晶：分子结构与合成Fig．18 Thiophene－fused triphenylene discotic liquid crystals：molecular structure and synthesis苯并噻吩（BTBT）衍生物具有大于10cm2·V－1·s－1的创纪录高的晶相场效应晶体管电荷迁移速率．将优异的半导体性质与盘状液晶自组装柱状相结合，可望产生性能优异的光电材料．Zhao课题组［37］在2018年对此进行了报道（分子结构与合成路线如图19a和19b）．合成分为2条路线，四溴并二噻吩与芳基硼酸进行Suzuki偶联然后氧化并环；溴代联苯与并二噻吩Suzuki偶联，然后与富电子联苯分子间氧化并环．前一路线较简短，但后一合成路线有开发合成不对称盘状液晶体系的潜力．四芳基并二噻吩D2～D5没有液晶性，并环体系M1－M5显现出高的熔点和清亮点温度，液晶相温度宽．X线研究显示相态为六方柱状相柱内分子呈倾斜π－π堆积．TOF技术测试结果显示，化合物D4显示出平衡的电子和空穴迁移能力，速度为10－3 cm2·V－1·s－1．荧光测试显示化合物在溶剂中发光波长在400～500nm之间，发蓝光．氧化前D系列化合物溶液的发光量子产率在10%左右，氧化后M系列化合物量子产率提高到20%．图19 a 二维结构的BTBT柱状相液晶：分子结构与合成路线Fig．19a 2DBTBT－containing liquid crystals：synthesis图19 b BTBT DLCs化合物相图、相态XRD衍射图和化合物柱状相堆积模型Fig．19b BTBT DLCs：phase diagram，XRD，molecular packing in columnar mesophaseZhao课题组［38］还设计合成了系列单芳基取代苯并菲、二芳基取代苯并菲、三芳基取代苯并菲，研究显示化合物具有柱状液晶性，溶液发光量子产率高，可作为OLED空穴材料和蓝光发光材料．盘状液晶构建通过易得的羟基苯并菲为原料，通过三氟甲磺酸酯活化，再与商品化试剂芳基硼酸进行Suzuki偶联，合成产率高．Zhao课题组［39］合成了噻吩取代苯环的苯并菲，或者叫做硫代苯并菲．由于该化合物只有4条烷基柔链而不能形成柱状液晶相．当用过量氧化剂时，形成盘状二聚体，该二聚体有稳定的六方柱状相，TOF空穴迁移速率为10－2～10－3cm2·V－1·s－1，作为液晶半导体材料有潜在应用价值．此外，该课题组设计合成了一系列以苯并菲为基元的盘状液晶化合物（如图20）．将盘状液晶基元苯并菲与苝、芴通过柔性链或者直接σ键连接，获得结构新颖的三联体，有丰富的超分子自组装相态，在溶液光致发光、电子和空穴传输方面表现出优异的性能．分子的刚性和分子内旋转构象，以及周围柔性链长度等因素对液晶相态和温度有决定性影响．分子构效关系对下一代液晶半导体材料分子设计具有指导意义［40－42］．4 结论与展望综上所述，噻吩与主要的盘状液晶基元进行了成功的融合：苯、三嗪、萘、苯并菲、含氮和含硫吐昔烯、苝、芘、六苯并蔻、卟啉、酞菁．出现的相态包括盘状向列相、柱状向列相、六方柱状相、四方柱状相、矩形柱状相．对其半导体电荷迁移速率、荧光发光量子效率、场效应晶体管性能、外电场作用下柱相堆积取向调控等进行了研究．作为盘状液晶半导体材料这一学科分支取得了显著的进展．我们认为，如何获得空气中稳定、电子和空穴迁移速率达到1～10cm2·V－1·s－1的液晶半导体材料，进一步探究含噻吩盘状分子－液晶相态结构－材料性能之间关系，以及材料在薄膜器件中的应用，是该领域未来研究的重点．认为创新性地在以下领域图20 Zhao课题组近期报道的盘状液晶分子结构式［36－42］Fig．20 Discotic liquid crystalline semiconductors reported by Zhao group［36－42］开展研究工作值得期待：1）设计并高效合成结构新颖、含噻吩单元的盘状液晶化合物，研究其自组装相态结构与电荷迁移率；2）合成强吸电子基取代的苯并噻吩并［3，2－b］苯并噻吩（BTBT）衍生物，研究其介晶相态以及作为n型液晶半导体的电子传输性能与薄膜晶体管器件性能；3）研究噻吩刚性桥连盘状液晶基元层状柱状相及其半导体性质；4）合成主链型聚（联二噻吩和并二噻吩－盘状液晶基元）共轭高分子盘状液晶，考察其自组装相态与半导体性质；5）筛选出性能优异的小分子和高分子液晶半导体材料，研究其在有机场效应晶体管、太阳能电池、分子传感器等薄膜器件中的应用．基于对研究结果分析总结基础上，逐步绘出“含噻吩盘状分子结构－自组装超级结构－电荷迁移率－器件性能”关系图，该关系图对噻吩液晶半导体材料科学的发展具有重要意义．将高迁移率的液晶半导体材料应用于有机场效应晶体管和太阳能电池等薄膜电子器件研究开发，评估器件性能，这一领域的研究工作对材料科学和有机电子学的发展将有重要学术意义和应用价值．致谢日本产业技术综合研究所Yo Shimizu博士、Hirosato Monobe博士，以及法国国家科学研究所和斯特拉斯堡大学Bertrand Donnio博士对本项目给予了合作与支持，谨致谢意．参考文献。

液晶化合物的研究进展

液晶化合物的研究进展施娜娜;赵雄燕;仲锡军【摘要】综述了近年液晶化合物的研究和发展现状,从含氟液晶化合物、偶氮苯类液晶化合物和环己烷类液晶化合物三方面介绍了相关液晶化合物的合成及性能,并就液晶化合物今后的发展前景进行了分析与展望.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2016(045)004【总页数】4页(P768-770,792)【关键词】液晶;含氟类液晶化合物;偶氮苯类液晶化合物;环己烷类液晶化合物【作者】施娜娜;赵雄燕;仲锡军【作者单位】河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050018;河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄050018;河北迈尔斯通电子材料有限公司,河北石家庄050600【正文语种】中文【中图分类】TQ050.4;TQ246.5;TQ231.120世纪60年代，RCA公司首次发现用电刺激会改变液晶的透光方式，并随后应用该性质发布了液晶显示技术后，液晶才逐渐引起人们的高度重视，并迅速发展至各个领域。

1966年Dopont公司利用芳族聚酰胺液晶合成了Kevlar纤维后，液晶材料开始了工业化道路。

经过几十年的迅速发展，液晶材料凭借其特殊的性能已广泛应用于显示技术、光学存储设备、太阳能电池、离子导体及纳米模板等众多领域[1-2]。

1.1 含氟类液晶化合物氟原子或氟化取代基能够影响液晶化合物的熔点、光学各向异性和介电各向异性等性质，因此含氟液晶已引起人们的广泛关注[3-11]。

廉娇等[12]合成了一系列含氟液晶化合物。

研究发现，这些化合物聚合后，液晶相转变温度明显加宽，且稳定性也得到提高。

蒋玉仁等[13]以含氟溴苯为起始原料，经过一系列反应得到一类含氟联苯酚酯类液晶化合物。

表征发现，该类液晶化合物具有较高的清亮点和较宽的介晶相转变温度范围。

尚洪勇等[6]以1,2-二氟苯为起始原料，合成4-烷基环己基-2,3-二氟苯碘后，再与4-乙氧基-2,3-二氟苯乙炔偶联，最终得到3种四氟二苯乙炔类液晶化合物。

噻吩T-型Bola化合物的合成及液晶性能研究的开题报告

噻吩T-型Bola化合物的合成及液晶性能研究的开题报告
题目：噻吩T-型Bola化合物的合成及液晶性能研究
一、研究背景
液晶是一种介于固体与液体之间的物质状态，具有一定的流动性和有序性，在现代科
技中应用广泛。

T-型Bola化合物具有分子内自组装能力，能够形成排序凝聚态，具有液晶性质，这种化合物在电子显示、传感器、有机太阳能电池等领域具有广泛的应用
前景。

噻吩作为一种经济、环保、易于合成的含硫杂环化合物，具有很好的光电性能，可以作为制备液晶有机材料的优良基团。

因此，本研究将利用噻吩作为基团，合成具有液晶性质的T-型Bola化合物，并探究其液晶性能及应用前景。

二、研究内容
1. 基于噻吩的T-型Bola化合物的合成
2.通过光谱技术（如1H NMR谱、13C NMR谱、IR谱等）及质谱技术（如LC-MS谱等）对合成产物进行表征和分析。

3. 系统研究所合成噻吩T-型Bola化合物的液晶特性（包括相态、相变温度、形貌等），并对其液晶性能进行评价。

4. 探究其在电子显示、传感器、有机太阳能电池等领域中的应用前景。

三、研究意义
本研究的成果将有助于深入理解T-型Bola化合物的分子自组装行为，探索其在实际应用中的潜在价值。

同时，它可以为分子设计提供新的思路和方法，并为构建高性能电
子材料提供新的途径。

四、预期成果
本研究将合成一系列具有液晶性质的噻吩T-型Bola化合物，并对其液晶性能进行系统研究和评价。

预计可以探究一种新型T-型Bola化合物的自组装性质，为应用领域提供新的材料基础和研究思路。

棒状磁性液晶的合成及性能研究的开题报告

棒状磁性液晶的合成及性能研究的开题报告一、选题背景与意义磁性液晶作为一种新型的材料，在信息技术、光学显示、生物医药等领域有着广泛的应用前景。

近年来，棒状磁性液晶作为一种重要的磁性液晶，因其具有快速响应、高灵敏度和良好的可控性等优异性能，已经成为磁性液晶领域中重要的研究方向。

本论文将研究棒状磁性液晶的合成及其性能，为磁性液晶相关领域的研究提供基础理论和实验基础。

二、研究内容与目标1. 研究棒状磁性液晶的合成方法，比较不同方法的优缺点，选择适合的方法进行棒状磁性液晶的制备。

2. 研究棒状磁性液晶的形态结构和物理性质，分析棒状磁性液晶的优异性能和对应的物理机制。

3. 通过实验，研究棒状磁性液晶的响应时间、灵敏度和稳定性等性能，并将实验结果与文献中已有的实验结果进行对比分析。

4. 合理提出棒状磁性液晶在相关领域的应用，为磁性液晶材料及其在科研和工业生产中的应用提供新思路和新方法。

三、研究方法与技术路线采用文献研究法、实验研究法和理论分析法相结合开展本项研究工作。

1. 文献研究法：查阅文献，了解棒状磁性液晶的相变和结构性能规律，相关实验方法和研究进展。

2. 实验研究法：考虑到棒状磁性液晶的特殊性质和结构形态，选择合适的实验方法和操作步骤，开展相关实验，获取棒状磁性液晶的性能数据。

3. 理论分析法：结合实验数据，对棒状磁性液晶的性能进行理论分析和模拟，探讨其发挥优异性能的机制。

四、预期成果与意义本项研究将获得棒状磁性液晶的合成方法、形态结构和物理性质等方面的重要研究成果，同时探讨棒状磁性液晶在相关领域的应用前景，为磁性液晶领域的研究提供新思路和实验基础，对于促进磁性液晶在信息显示、生物医药以及光学领域的应用具有重要的意义和应用价值。

含氟烃链棒状液晶的合成及介晶性的开题报告

含氟烃链棒状液晶的合成及介晶性的开题报告摘要：含氟烃链棒状液晶具有广泛的应用价值，如在液晶显示器、电池、太阳能电池等领域中的应用。

本文将介绍一种新型含氟烃链棒状液晶的合成方法，在不同的溶剂体系中研究其介晶性质，以及在不同温度下的热稳定性能。

研究背景：液晶材料的研究一直是一项热门的科研领域，其具有许多独特的物理和化学性质，因此被广泛用于液晶显示器、光电器件等领域。

近年来，含氟烃链棒状液晶受到越来越多的关注，因为其具有较高的热稳定性和光学性能，使其在视角稳定性和色泽饱和度等方面表现出色彩艳丽、对比度高等优点，已经成为液晶显示器等应用中的重要材料。

研究意义：本次研究旨在探究一种新型含氟烃链棒状液晶的合成方法及其介晶性质特征。

其热稳定性能是探究其应用的关键点之一。

因此，本研究结果能够为液晶材料的研究提供新的思路，并为其在实际应用领域的推广提供理论支持。

研究方法：本文将采用合成、测量物理性质和热重分析法等综合方法进行研究。

首先，在不同的温度下用无水氢氟酸对合成材料进行碘化处理，然后通过红外光谱仪和核磁共振波谱仪等对样品结构进行表征，探究其分子结构及含氟烃链棒状液晶的形态结构。

同时，采用偏振显微镜研究其介晶性质，研究温度对其介晶性质的影响。

最后，通过热重分析法评估其热稳定性能。

预期结果：本文预计能够成功合成一种含氟烃链棒状液晶，并探究其介晶性质和热稳定性能。

经过研究，可以得出该液晶材料在不同温度下的结构、性质和热稳定性能的变化规律，为其进一步应用提供理论基础。

同时，对于含氟烃链棒状液晶的研究也有一定的推动作用，为其在液晶显示器等领域的应用提供新思路。