富勒烯超分子液晶的制备及其在光子晶体中的应用

摘要

富勒烯液晶材料能够结合富勒烯本身优异的物理化学性质以及液晶的自组织特性,因而引起研究者们的关注.本文介绍了一类新型的富勒烯超分子液晶的制备及其作为填充材料在光子晶体中的应用研究.设计、合成的分子结构中一端为富勒烯单元,另一端为端基烷基取代的没食子酸单元,中间以柔性间隔基连接.由于富勒烯单元与烷基链的不相容性，导致分子发生自组织形成具有纳米厚度的二维片状晶体。该二维片状晶体通过无规堆叠形成超分子液晶，为近晶相。在片状结构中，富勒烯分子在与层面平行方向形成四方排列，在垂直方向形成三层的面心正交排列。其中，位于第二层的富勒烯分子处于第一层富勒烯四方排列的孔隙上方。通过热分析、偏光显微镜、广角XRD、小角XRD、二维XRD、透射电子显微镜、电子衍射和原子力显微镜等方法系统研究了超分子液晶的多层次结构。该类液晶分子中富勒烯的含量高，因而可以作为光子晶体的填充材料制备折射率对比度高的光子晶体。通过光纤光谱测试表明，该类液晶分子填充到二氧化硅蛋白石结构的空隙中后，反射峰发生明显的红移。