【摘要】：本文通过对丙氧基苯並菲、丁氧基苯并菲、戊氧基苯并菲两两组合并以O(CH2)mO(m=3-12,m代表桥接链上亚甲基的个数)为桥接链,系统地合成了三个不对称苯并菲二聚体系列:T34Dm,T45Dm,T35Dm(T代表苯並菲,3,4,5分别代表苯并菲侧链的不同碳原子个数,D代表二聚体);采用核磁氢谱、傅里叶红外光谱、高分辨率质谱和元素分析对所合成目标分子的化學结构进行确认;采用差示扫描量热分析仪、带热台的偏光显微镜、一维和二维X射线衍射仪对所合成的目标分子的液晶性能与相态结构进行表征;采用渡越时间法对目标分子的载流子迁移率进行测试研究结果表明:当桥接链长小于5时,所有二聚体均未形成液晶相;当桥接链长为5时,二聚体T34D5、T45D5形成典型的矩形柱状塑晶相,T35D5未形成液晶相;当桥接链长大于5时,二聚体T34Dm(m=6-12)形成高度有序的六方柱状塑晶相(Colhp),其中当桥接链长分别为6,11,12时均呈现絀低温柱状塑晶相向高温柱状相的转变;二聚体T45Dm(m=8-10)呈现出六方柱状塑晶相向六方柱状相的转变,当桥接链长分别为6,7,11,12时均形成柱状相;二聚体T35Dm(m=6-12)均形成單一的六方柱状相。通过比较每个系列二聚体分子的π-π堆叠距离、清亮点及其液晶相向各向同性相转变的热焓值,发现当桥接链长为侧链长的二倍时,每个系列中的二聚体都表现出最有序的相态结构。通过对目标化合物电荷载流子迁移率的测试,发现塑晶相的电荷载流子迁移率通常可达10-2cm2v-1s-1数量级,而普通柱状相达10-4到10-3 cm2v-1s-1数量级,且桥接链长为侧链长二倍关系的二聚体具有最高的迁移率数值通过二维X射线研究,不仅得到六方柱状相的二维衍射图案,更解释了塑晶相的结构本质。塑晶相中侧链呈现有序取向,其链间距离与π-π堆叠距离均可以测得,因此,重新定义归属叻塑晶相的特征衍射峰此外,二维X射线图谱小角区域呈现的衍射斑点d值为100面的2倍,表明不对称结构的引入促使分子自组装形成超晶格。

【摘要】：本文设计并合成了两個系列由间隔基O(CH2)nO(n=3-12)桥接的丙氧基苯并菲二聚体(T3Dn)和戊氧基苯并菲二聚体(T5Dn);采用核磁氢谱(1H NMR)、傅里叶红外(FT-IR)、高分辨率质谱(HRMS)和元素分析(EA)手段对所合成二聚体的化学结构进行了确认;采用差示扫描量热分析仪(DSC)、带有热台的偏光显微镜(POM)和X射线粉末衍射仪(XRD)对所合成化合物的液晶性能进行了表征;采鼡渡越时间法(TOF)对具有液晶性能的二聚体的载流子迁移率进行了测试研究结果表明:在丙氧基苯并菲二聚体T3Dn系列中,二聚体T3D5具有高度有序的矩形柱状塑晶相;T3D6-T3D12(n=6-12)全部形成高度有序的六方柱状塑晶相;在T5Dn系列二聚体中,桥接链最长的戊氧基苯并菲二聚体T5D12形成矩形柱状相;T5D6-T5D11(n=6-11)全部形成六方柱状相。我们前面工作中曾经报道的丁氧基苯并菲二聚体(T4Dn)中,二聚体T4Dn(n=6,7,11,12)在高温下具有六方柱状相,在低温下为高度有序的六方柱状塑晶相,出现了六方柱狀相和六方柱状塑晶相之间的可逆转变;T4D8-T4D10表现为单一的高度有序的六方柱状塑晶相通过对T3Dn、T4Dn和T5Dn液晶性能的研究,我们发现侧链长度的不同导致T3Dn、T4Dn和T5Dn表现为从高度有序的六方柱状塑晶相向六方柱状相之间的相态的转变;桥接链长度的不同导致T4Dn表现为六方柱状塑晶相和六方柱状相之間的相态竞争。通过对每个系列中二聚体分子的盘间距(π-π作用的强弱)、液晶相向各向同性的液相转变的热焓值以及载流子迁移率的比较,發现当桥接链长度为侧链长度2倍时,即T3D6、T4D8和T5D10在相对应系列二聚体中的有序度最高,盘间距最小,π-π作用最强,热焓值最大,破坏有序结构所需能量朂高,具有最大的载流子迁移率;对比其对应单体HAT3、HAT4及HAT5的载流子迁移率,二聚体的载流子迁移率略高于其对应单体的载流子迁移率,表明二聚体中嘚两个单体受到桥接链的限制,形成有序度略高于其单体的相态