胆甾相液晶的分子结构—中国光学光电子行业网

这类液晶大都是胆甾醇的衍生物。虽然胆甾醇本身不具有液晶性质，但它的酯化物，羧酸化物，烷氧基化物都是随着相变而显示出特有颜色的胆甾相液晶。例如，胆甾醇苯甲酸酯的熔体经冷却，呈现蓝、蓝绿、黄绿、橙红等彩虹色。

胆甾醇分子由27个碳原子组成，3个6元环和1个5元环相互成键，形成平面椅式构形。它的一端有很长的侧链，另一端有OH基团。

胆甾醇分子式

其中只有当OH基团被置换，形成胆甾醇的酯化物、卤化物及碳酸酯，而且其分子排列为细长分子构型时，才有液晶性质。

此外，在一般液晶分子结构中引入含有不对称手性中心碳原子（常以“*”符号表示）基团，即引入旋光性基团，形成胆甾相的螺旋结构，是一种非甾体的胆甾相液晶。如：

相变温度（ch-I）：-14℃，螺距：0.3μm，螺旋方向：左旋

对于近晶C相的手性酯类液晶化合物，它们除呈现手性近晶C相(S^*c)外，也会呈现胆相(ch)。如：

R=C₈H₁₇时 C 76℃ Sc 88.6℃ ch 155.4 ℃ I

这类液晶大部分是胆甾醇的各种衍生物，故名胆甾相。胆甾相液晶有很强的光学活性，并且有天然的螺旋结构。这类液晶分子呈扁平形状，排列成层，层内分子相互平行，分子长轴平行于层平面。不同层的分子长轴方向稍有变化，相邻两层分子，其长轴彼此有一轻微的扭曲角（约为弧度15ˊ），多层分子的排列方向逐渐扭转成螺旋线，并沿着层的法线方向排列成螺旋状结构（图11）。螺旋结构用螺距表征，其螺距比较小的胆甾相可把结构可转动偏振光的电矢量。螺旋结构用螺距表征，其螺距在0.2到100μm.。这种结构可转动偏振光的电矢量。螺距比较小的胆甾相可把白光分成彩虹色的光谱。当螺旋结构的周期与光波长同量级时，螺距起到了衍射光栅的作用。螺旋结构还选择性地反射光的偏振组分，给出彩虹图像，观察到的精确色彩取决于照明角度、胆甾相材料性质和温度。螺距对温度的影响十分敏感，因此，不同温度条件下，例如，自然光时，只要0.01℃温差，即使在同一观察角也会得到不同波长的布拉格（Bragg）散射光。

胆甾相实际上是向列相的一种特殊状态。采用添加旋光性物质的办法，可使通常的向列相或近晶

蓝相是各种胆甾相液晶（胆甾醇衍生物和手性液晶）在稍低于清亮点时存在的一个或两个热力学稳定相，它是介于胆甾相和各向同性相之间的一个狭窄温度区间（只有几度）的新相，由于通常呈现蓝色，故称为蓝相。这是由于它选择性反射圆偏振光或伴随的异常旋光弥散所致。

蓝相是稳定的相态，具有远程取向有序的特征。但蓝相不一定都是蓝色，蓝、蓝灰、绿以至于白色都有可能。其彩色取决于布拉格散射，当然主要是螺距的长短。

C相液晶转变成胆甾相。这是形成胆甾相的又一途径，它与胆甾醇无关。反过来，在胆甾相中加入消旋向列相液晶或非液晶物质，能将胆甾相转变为向列相。将适当比例的左旋、右旋胆甾相混合，在某一温度区域内，由于左右旋的相互抵消，转变成向列相。电场、磁场可使胆甾相液晶转变为向列相液晶。这些都说明胆甾相和向列相结构的紧密关系。胆甾相液晶由于旋转的阻碍，一般比向列相更粘，但不如近晶相那样呆滞。

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