溶致液晶及其应用
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表面活性剂
非离子表面活性剂
阳离子表面活性剂
阴离子表面活性剂
临界胶束浓度
critical micelle concentration
Mn
nM
K=(Ci)n/Cn
Cn=(Ci)n/K
胶束
分子堆积参数
R=V/a0lc
2.2 溶致液晶的结构
溶剂的侵入，破坏了晶体的取向有序， 使其具有液体的流动性而呈现出液晶特 征。随着水的不断加入，可以转变成不 同的液晶态。
......
Thank you ~
甘油单油酸脂的分子结构示意图 monoolein, MO,C21H38O4
用于构建立方液晶的脂类在文献报道中使用最多的是甘油单酸脂，这 一系列体系成为类脂立方液晶，而其中又以甘油单油酸脂体系最为常 见。
MO-H2O体系的相图及对应结构示意图
3.4 其他方面的应用
1、在化学反应中的应用 2、在采油工业中的应用 3、在水处理中的应用 3、在化妆品、护肤品中的应用 4、用作润滑剂
单烃链双亲化合物-水体系相图
双烃链双亲化合物-水体系相图
湿润剂 Aerosol OT 和水组成的 体系
3、溶致液晶的应用
3.1 溶致液晶与纳米材料的合成 3.2 溶致液晶与生命有机体 3.3 药物载体方面的应用 3.4 其他方面的应用
3.1 溶致液晶和纳米材料的合成
化学模板
通过化学反应直接在模板中合成材料。模板可以作为反应器 提供合成纳米材料的空间，也可以作为反应物直接参与反应。
水在双亲分子聚集体中的侵入
L 层状相 H 六方相（二维六方晶格） Q 立方相（三维立方晶格）
层状相
双亲分子的双层与水作层状排列。 根据双层中分子链的排列情况，可 以分为有序链和无序链。
垂直
倾斜
链有序的层状结构
溶致液晶的层中结构 链无序的层状结构
六方相
由同一种双亲分子形成的溶致液晶在较高浓度下呈现层状相，较低浓度 （双亲分子含量为20%）下呈现比层状相稳定的六方相。X射线衍射分 析表明，双亲分子聚集成一定长度的圆柱形胶团，这些圆柱体再次平行 排列起来形成一个六方堆积。
溶致液晶及其应用
“非驴非马之国”巡礼，徘徊于液相和固相之间
液晶
outline
1、液晶概述
1、液晶概述 1.1 液晶的发现 1.2 液晶的定义 1.3 液晶的分类
2、溶致液晶
3、溶致液晶的应用
2.1 表面活性剂与胶束 2.2 溶致液晶的结构 2.3 溶质液晶的相图
3.1 溶致液晶与纳米材料的合成 3.2 溶致液晶与生命有机体 3.3 药物载体方面的应用 3.4 其他方面的应用
亲水（左）、疏 水（右）纳米粒 子及层状液晶杂 化体示意图
3.2 溶致液晶与生命有机体
赋予细胞结构并使细胞间有 选择性输送的半透性薄膜叫 原生质膜。由磷脂组成。
细胞膜的液晶结构
甘油磷脂分子的结构和立体结构
生物器官发挥一定的功能，必须同时具 备结构和流动性，溶致液晶可以看做生 命有机体的特征。
3.3 溶致液晶在药物载体 方面的应用
1.2 液晶的定义
熔化 mesophase “中介相”
流动性、连续性 各向异性
液晶物质的相态变化
固、液、气态及液晶态 之间相互关系
1.3 液晶的分类
1
形成的条件和 组成不同
热致液晶 thermotropic liquid crystals
呈现液晶相是由温度引起的，并且 只能在一定温度范围内存在，一般 是单一组分。
22 溶致液晶 lyotropic liquid crytals
由符合一定结构要求的化合物 与溶剂组成的液晶体系，由两 种或两种以上的化合物组成。 最常见的溶致液晶是由水和 “双亲”性分子组成。
2、溶液晶
2.1 表面活性剂和胶束 2.2 溶致液晶的结构 2.3 溶致液晶的相图
2.1 表面活性剂与胶束
1、液晶概述
1.1 液晶的发现 1.2 液晶的定义 1.3 液晶的分类
1.1 液晶的历史
Friedrich Reinitzer (1857 - 1927)
Otto Lehmann(1855 - 1922)
用具有加热功能的显微镜去观 察液晶结晶的过程
发现了胆固醇苯甲酸酯在热熔时的异常表现
某些有机 物晶体
1992年，Beck等首次以季铵盐阳离子表面活性剂的溶致液晶做 模板，通过水热反应合成了中孔（1.5~10nm）分子筛MCM-41.
溶致液晶除了作为模板能提供反应空间外，还可以同时作为反应 物参与化学反应。比较有代表性的研究就是Gin研究小组通过采 用聚合单体构成的六角相溶致液晶。
物理模板
不涉及制备纳米材料的化学过程，仅仅通过物理作用力如静电力、分子间范 德华力等来实现对纳米结构的引导。既可以组装“硬”物质，如无机纳米粒 子，也可以组装“软”物质，如生物纳米粒子以及DNA、蛋白质、聚合物等 有机大分子。
六方相结构
反六方相结构
立方相
最有名的立方相是由分子团以立方体 方式排列组成的。这种分子团与胶束 或者反胶束类似。分子团可以是球形， 也可以是圆柱或者椭球形。第二类立 方相是介于六方相和层状相之间。立 方相同样可分为正相和反相两种。
溶致液晶立方相的结构
2.3 溶致液晶的相图
根据双亲分子中烃链数 目的不同，相图分为： 1、单烃链双亲化合物 2、双烃链双亲化合物
非离子表面活性剂
阳离子表面活性剂
阴离子表面活性剂
临界胶束浓度
critical micelle concentration
Mn
nM
K=(Ci)n/Cn
Cn=(Ci)n/K
胶束
分子堆积参数
R=V/a0lc
2.2 溶致液晶的结构
溶剂的侵入，破坏了晶体的取向有序， 使其具有液体的流动性而呈现出液晶特 征。随着水的不断加入，可以转变成不 同的液晶态。
......
Thank you ~
甘油单油酸脂的分子结构示意图 monoolein, MO,C21H38O4
用于构建立方液晶的脂类在文献报道中使用最多的是甘油单酸脂，这 一系列体系成为类脂立方液晶，而其中又以甘油单油酸脂体系最为常 见。
MO-H2O体系的相图及对应结构示意图
3.4 其他方面的应用
1、在化学反应中的应用 2、在采油工业中的应用 3、在水处理中的应用 3、在化妆品、护肤品中的应用 4、用作润滑剂
单烃链双亲化合物-水体系相图
双烃链双亲化合物-水体系相图
湿润剂 Aerosol OT 和水组成的 体系
3、溶致液晶的应用
3.1 溶致液晶与纳米材料的合成 3.2 溶致液晶与生命有机体 3.3 药物载体方面的应用 3.4 其他方面的应用
3.1 溶致液晶和纳米材料的合成
化学模板
通过化学反应直接在模板中合成材料。模板可以作为反应器 提供合成纳米材料的空间，也可以作为反应物直接参与反应。
水在双亲分子聚集体中的侵入
L 层状相 H 六方相（二维六方晶格） Q 立方相（三维立方晶格）
层状相
双亲分子的双层与水作层状排列。 根据双层中分子链的排列情况，可 以分为有序链和无序链。
垂直
倾斜
链有序的层状结构
溶致液晶的层中结构 链无序的层状结构
六方相
由同一种双亲分子形成的溶致液晶在较高浓度下呈现层状相，较低浓度 （双亲分子含量为20%）下呈现比层状相稳定的六方相。X射线衍射分 析表明，双亲分子聚集成一定长度的圆柱形胶团，这些圆柱体再次平行 排列起来形成一个六方堆积。
溶致液晶及其应用
“非驴非马之国”巡礼，徘徊于液相和固相之间
液晶
outline
1、液晶概述
1、液晶概述 1.1 液晶的发现 1.2 液晶的定义 1.3 液晶的分类
2、溶致液晶
3、溶致液晶的应用
2.1 表面活性剂与胶束 2.2 溶致液晶的结构 2.3 溶质液晶的相图
3.1 溶致液晶与纳米材料的合成 3.2 溶致液晶与生命有机体 3.3 药物载体方面的应用 3.4 其他方面的应用
亲水（左）、疏 水（右）纳米粒 子及层状液晶杂 化体示意图
3.2 溶致液晶与生命有机体
赋予细胞结构并使细胞间有 选择性输送的半透性薄膜叫 原生质膜。由磷脂组成。
细胞膜的液晶结构
甘油磷脂分子的结构和立体结构
生物器官发挥一定的功能，必须同时具 备结构和流动性，溶致液晶可以看做生 命有机体的特征。
3.3 溶致液晶在药物载体 方面的应用
1.2 液晶的定义
熔化 mesophase “中介相”
流动性、连续性 各向异性
液晶物质的相态变化
固、液、气态及液晶态 之间相互关系
1.3 液晶的分类
1
形成的条件和 组成不同
热致液晶 thermotropic liquid crystals
呈现液晶相是由温度引起的，并且 只能在一定温度范围内存在，一般 是单一组分。
22 溶致液晶 lyotropic liquid crytals
由符合一定结构要求的化合物 与溶剂组成的液晶体系，由两 种或两种以上的化合物组成。 最常见的溶致液晶是由水和 “双亲”性分子组成。
2、溶液晶
2.1 表面活性剂和胶束 2.2 溶致液晶的结构 2.3 溶致液晶的相图
2.1 表面活性剂与胶束
1、液晶概述
1.1 液晶的发现 1.2 液晶的定义 1.3 液晶的分类
1.1 液晶的历史
Friedrich Reinitzer (1857 - 1927)
Otto Lehmann(1855 - 1922)
用具有加热功能的显微镜去观 察液晶结晶的过程
发现了胆固醇苯甲酸酯在热熔时的异常表现
某些有机 物晶体
1992年，Beck等首次以季铵盐阳离子表面活性剂的溶致液晶做 模板，通过水热反应合成了中孔（1.5~10nm）分子筛MCM-41.
溶致液晶除了作为模板能提供反应空间外，还可以同时作为反应 物参与化学反应。比较有代表性的研究就是Gin研究小组通过采 用聚合单体构成的六角相溶致液晶。
物理模板
不涉及制备纳米材料的化学过程，仅仅通过物理作用力如静电力、分子间范 德华力等来实现对纳米结构的引导。既可以组装“硬”物质，如无机纳米粒 子，也可以组装“软”物质，如生物纳米粒子以及DNA、蛋白质、聚合物等 有机大分子。
六方相结构
反六方相结构
立方相
最有名的立方相是由分子团以立方体 方式排列组成的。这种分子团与胶束 或者反胶束类似。分子团可以是球形， 也可以是圆柱或者椭球形。第二类立 方相是介于六方相和层状相之间。立 方相同样可分为正相和反相两种。
溶致液晶立方相的结构
2.3 溶致液晶的相图
根据双亲分子中烃链数 目的不同，相图分为： 1、单烃链双亲化合物 2、双烃链双亲化合物