向列相液晶及其结构—中国光学光电子行业网

在向列相结构中，如没有外部取向（即表面边界和场）的影响，分子长轴基本上保持平行，但质心位置比近晶相更混乱（图9）。这种分子平行性的简单概念不是绝对的。在许多的向列相中，存在某些类似的近晶有序，即使是短程的。X射线研究表明，大约100个分子一堆，成组地呈层状排列；群聚概念的提出，有利于解释电场较易使液晶取向的问题。

不管是否存在短程近晶有序，向列相与近晶相相比，具有相当大的流动性。热能会引起向列相分子取向的波动。这种波动在微观上调制了材料的折射率，并导致强烈的光散射，即使在静止时，也使向列相呈现模糊混浊的状态。在正交的偏振片之间观察向列相液晶时，可见明亮的丝状织构。在更薄的片中，可观察到条纹织构

向列相液晶分子本质上可以取向，粘在支撑物表面上可减少它的流动性。例如，向列相分子倾向于平行地“躺”在摩擦过的玻璃粗表面上[48-50]，如果在一个方向上均匀地摩擦表面，预先涂在玻璃上的取向剂将使液晶分子均匀排列，这种由于边界条件造成的扭曲向列结构，在液晶显示器件中非常有用。如果往向列相液晶中添加旋光性物质，将产生螺旋结构。采用适当的表面活性剂，可使向列相分子均匀地“站立”于表面。可以通过偏光显微镜下观察到这种垂直织构的假性各向同性。

一般认为，要呈现向列相和近晶相的液晶分子必须满足下列要求：

（1）液晶分子的几何形状呈棒状，其长径比不能太小，一般要大于4。

（2）液晶分子长轴应不易弯曲，要有一定的刚性，因而常在分子的中央部分引进双键或三键，形成共轭体系，以得到刚性的线型结构，或者分子保持反式构型，以得到线状结构。

（3）要使偶极-偶极和诱导偶极-偶极相互作用有效，分子未端必须含有极性基团，或具有很强的可极化度。通过分子间电性力、色散力的作用，使分子保持取向有序。最常见的向列相和近晶相分子是：

式中A、B是环体系，可以是两个环或两个以上的环，中心桥键用官能团X连接，X也代表了某些液晶系列，其名称列于表3。对位的端基R和R’是构成液晶所不可缺少的组成部分，它是柔软易弯曲的基团表4。

环体系是决定分子有无液晶相的一个重要因素。有芳香环的分子不一定都有液晶相，但有液晶相的分子几乎都有一个以上的芳香环，芳香环在固体熔融成液体时，保持了分子间的短程吸引力，使分子不致马上变成各向同性的液体。常见的环体系有饱和的六环及不饱和的苯环，或这二者的组合。饱和六元环中的电子是σ电子，彼此不共轭，而苯环中则是π电子，有共轭作用。电子的共轭作用对液晶的相变及各项物理参数有重要影响，此外还有二哑烷、嘧啶、四氮苯等杂环体系。

为了简化起见，以下叙述中，K（或C）表示晶体，S表示近晶相，N表示向列相，ch表示胆相，I表示各自同性液体。

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