Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Структуры ГБК
Рис. 2. Данные дифференциальной сканирующей калориметрии
Рис. 3. Упорядочение молекул 2 и 3 (данные STM)

Коронный способ сделать жидкий кристалл

Ключевые слова:  гексабензакоронен, периодика

Опубликовал(а):  Уточникова Валентина Владимировна

20 февраля 2008

Мы уже писали об интересных объектах, формируемых, полициклическими ароматическими углеводородными молекулами. В данной статье - продолжение темы.

Жидкокристаллические материалы, состоящие из собранных в длинные стеки плоских полициклических ароматических углеводородных (ПАУ) молекул, до сих пор привлекают внимание ученых из-за эффектов одномерного транспорта носителей заряда вдоль такого "стека". Самоупорядочение таких дисковых молекул на поверхности приводит к возможности построения наноэлектронных устройств. В этой области проводится множество исследований - создание больших ПАУ, контроль молекулярной симметрии, вариация заместителей. Одни из наиболее интересных представителей этой группы соединений - гекса-пери-бензакоронены (ГБК), обладающие гексагональной симметрией D6h ароматического ядра и сильным пи-сопряжением. Группы-заместители в ароматическом ядре позволяют контролировать растворимость, термотропные свойства и самоорганизацию молекул в твордом состоянии и на границе "твердое тело-жидкость". Свойства материала можно изменять посредством выбора соответствующих заместителей, например, варьируя длину алкильной цепи и симметрию заместителей при самой "короне". Например, более длинные и подвижные боковые цепочки затрудняют фазовые превращения, вызываемые изменением температуры. С другой стороны, снижение числа заместителей и повышение их симметрии должно значительно улучшать их самосборку, однако синтез таких производных пока весьма затруднителен.

Ученым из Max Planck Institute for Polymer Research обнаружили поразительный эффект - снижение температуры перехода от мезофазы (жидкого кристалла) к изотропному состоянию Ti на 200 и 250 ºС при переходе от гексадодецил-ГБК (с симметрией D6h) к ГБК с тремя и двумя додецил-группами, соответственно (Рис. 1). Это делает привлекательной новую стратегию применения этих материалов в органической электронике, основанную на следующих принципах: (i) легкий фазовый переход проще индуцировать температурой; (ii) снижение числа алкильных заместителей приводит к росту концентрации активного хромофора и (iii) высокая симметрия заместителей предотвращает отмеченное раньше супрамолекулярное упорядочение, необходимое для эффективного транспорта носителей заяда.

Наконец, данные растровой электронной микроскопии показывают значительное влияние симметрии заместителей на самоорганизованный монослой между высокоориентированным пиролитическим графитом и раствором, отражая новые зигзагообразные и "цветочные" мотивы.

По данным дифференциальной сканирующей калориметрии, соединение 2 претерпевает два фазовых перехода (Рис. 2). При повторном нагревании первый, размытый, переход наблюдается при 20 ºС и может быть приписан реорганизации боковых алкильных цепей, не влияющей на супрамолекулярную структуру, подобно тому, как уже было описано для соединения 1. При дальнейшем нагревании происходит второй переход при 171 ºС. Было показано, что в соединении 2 он связан с самоорганизацией колончатых сверхструктур, при этом организация в твердом состоянии не зависит от температуры. Показано существование кристаллической фазы 2 в твердом состоянии вплоть до Ti=171 ºС.

Такая низкая температура Ti не сопоставима с термическим поведением соединения 1, чей переход в жидкокристаллличсекую фазу осуществляется при 107 ºС, а в изотропную - при 420 ºС. Несмотря на меньшее число заместителей, Ti соединения 2 уменьшается более чем на 250 ºС по сравнению с 1, аналогичная тенденция в термическом поведении наблюдается и для 3. При повторном нагревании в нем наблюдается слабый переход при 76 ºС, также приписываемый реорганизации боковых цепей, и точка "плавления" при 221 ºС. Соединение 3 демонстрировало наличие ЖК-кристаллической фазы, аналогичной 2 . Заметное падение Ti может быть объяснено только в терминах молекулярной симметрии. В целом можно сказать, что взаимодействие полиароматических ядер осуществляется за счет пи-взаимодействия, которое нарушается при введении большого числа длинных алкильных цепей вследствие стерических затруднений. Обычно это выражается в росте растворимести и падении температуры фазового перехода. Поэтому можно было бы предположить, что Ti для 2 с симметрией D3, обусловленной тремя алкильными заместителями, будет заметно выше, чем у 1. Влияние снижения молекулярной симметрии на термическое поведение, приведшее к неожиданно слабому изотропному фазовому переходу, можно объянить отсутствием мезофазы в 1.

На следующем этапе реорганизация 2 и 3 в квазидвумерную систему на границе раздела была исследована с помощью STM для изучения влияния симметрии ароматического ядра на упорядочение молекул на границе раздела раствор-пиролитический графит. Известно, что 1 (D6h) самоупорядочивается в косоугольную или димерную наноструктуру в основной плоскости графита. В случае 2 (D3) наблюдалась другая, зигзагообразная упаковка димерных фрагментов (Рис. 3). В случае 3, кроме похожей на 2 зигзагообразной структуры, был обнаружен и "цветочный" мотив.

Таким образом, было показано влияние симметрии ГБК как на температуру фазовых переодов, так и на самоупорядочение молекул на границе раздела.

Валентина Уточникова


Источник: Chem. Mater.




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Серебряное дерево
Серебряное дерево

4 февраля объявили лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке»
4 февраля в здании Минобрнауки РФ состоялась торжественное награждение лауреатов V Всероссийской премии «За верность науке». 11 научно-просветительских проектов были отмечены престижной наградой.

Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии
5 февраля в Московском университете в Шуваловском корпусе МГУ состоится Всероссийский съезд учителей и преподавателей химии, посвященный Международному году Периодической таблицы химических элементов, начало - 10 часов.

Зимняя научная конференция студентов 4 курса ФНМ МГУ 22-23 января 2019 г.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ

Самые необычные таблицы Менделеева на выставке Международного года Периодической таблицы химических элементов

6-8 февраля в Российской академии наук состоялось торжественное открытие Международного года периодической таблицы химических элементов в России и приуроченная к этому масштабная интерактивная выставка

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.