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什么是溶致液晶
发布时间:2007-09-20    来源:清华液晶   阅读次数:1342 分享到:

  溶致液晶是由双亲化合物与极性溶剂组成的二元或多元体系,双亲化合物包括简单的脂肪酸盐、离子型和非离子型表面活性剂,以及与生物体密切相关的复杂类脂等一大类化合物。根据分子的几何形状,双亲分子有两种类型,一种以脂肪酸盐为代表,例如硬脂酸钠(C17H35COONa),其中亲水部分是—COONa,它连接在疏水的烃链上,在分子中形成一个极性“头”和一个疏水“尾”(图12a),另一种类型是具有特殊生物意义的类脂,例如磷脂(图12b),图中R和R″代表烃链,一般含有14-18个碳原子,分子中亲水的极性头连接在两条疏水尾上,这两条疏水链通常彼此并排列。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
双亲分子互相缔合可以使体系具有最小的自由能。缔合时,非极性部分通过Van der Waals力相互结合,极性部分通过静电引力相互作用。双亲分子在水溶液中缔合的最基本的聚集态有三种,即层状结构、球形结构和圆柱形结构。图13a所示的是层状结构,双亲分子作平面排列,分子的的疏水尾位于双层的内部,亲水的极性头位于外面,双层内的烃链可以移动,在较低的温度时,具有类流体的性质,这种层状结构与热致液晶相十分相似。在球形和圆柱形(图13b和c)结构中,亲水头互相缔合排列于聚集体的外围。球形和圆柱形结构是胶团的两种形式,在水溶液中,当没有任何外力存在时,双亲分子堆积成球形结构,降低了极性头之间的推斥作用,当胶团溶液浓度增加时,体系的稠密性使球形变成圆柱胶团。在烃溶液中,由于双亲分子的缔合作用,可以出现图14所示的反球形和反圆柱形结构。在这些反结构中,亲水头位于球和圆柱体的内部,而疏水尾则伸向外面。

    多数溶致液晶具有层状结构,称为层状相。在这种结构内,各层中,分子的长轴互相平行并且垂直于层的平面,双亲分子层彼此平行排列并被水层分隔。层状相与热致液晶的近晶A相很相似,二者都呈现出焦锥织构、扇形织构和细小的镶嵌织构。层状相是单轴晶体,其光轴垂直于层的平面,如果烃链中C-C链垂直于层的平面,那么光学双折射是正,而带支链的双亲分子的层状相则可呈正或负的双折射。光亮、圆滑的条纹和假各向同性结构也常见。
当双亲分子浓度减少,即水的浓度增加时,双亲分子与水接触的面积增大,溶致液晶的层状结构变成为由球状胶团组成的立方结构;它具有立方的对称性,光学上呈各向同性的中间相。立方相体系中的水含量继续增多时,体系结构将转变为由柱形胶团组成的六方相结构。这些分子平行地“躺”在六角晶格上。在生物体内有许多类似的结构,最典型的是细胞膜结构。
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