胆甾相液晶温度相变2资料.

•一、胆甾相液晶的光学性质胆甾相液晶同其他液晶态物质一样，既有液体的流动性、形变性、粘性，又具有晶体光学各向异性，是一种优良的非线性光学材料。

较一般液晶不同的是它具有螺旋的状的分子取向的排列结构，因此，它除了具有普通液晶具有的光学性质外还具有它本身特有的光学特性。

（1）选择性反射有些胆甾相液晶在白光的照射下，会呈现美丽的色彩。

这是它选择反射某些波长的光的结果。

实验表明，这种反射遵守晶体衍射的布拉格（Bragg）公式。

一级反射光的波长为：λ=2nPsinφ其中：λ为反射波的波长，P为胆甾相液晶的螺距，n为平均折射率，φ为入射波与液晶表面的夹角。

（2）旋光效应在液晶盒中充入向列相液晶，把两玻璃片绕于他们相互垂直的轴相对扭转90°角度，这样向列相液晶的内部就发生了扭曲，于是形成一个具有扭曲排列的向列相液晶的液晶盒。

这样的液晶盒前后放置起偏振片和检偏振片，并使其偏振方向平行。

在不加电场时，一束白光射入，液晶盒使入射光的偏振光轴顺从液晶分子的扭曲而旋转了90°。

因而光进入检偏振片时，由于偏振光轴相互垂直，光不能通过检偏片，液晶盒不透明，外视场呈暗态，增加外电压，超过某一电压值时，外视场呈亮态，由此就可以得到黑底白像若起偏片与检偏片的偏振方向互相垂直，可得到白底黑像。

（3）圆二色性圆二色性指材料选择性吸收或反射光束中两个旋向相反的圆偏振光分量中的一个。

如果一束入射光照射在液晶盒上，位于反射带内与盒中液晶旋向相同的圆偏振光几乎都被反射出去，而旋向相反的圆偏振光几乎都透射过去，这是一个非常罕见的性质，荷兰菲利浦实验室的两位科学家1998年在Nature上撰文说，利用凝胶态液晶（liquid-crystal gels）的圆二色性，可以实现镜面状态和透明状态之间的切换。

二、胆甾相液晶的电光效应液晶的电光效应很多，由于本文主要研究胆甾相液晶，所以下面仅介绍几种常见的胆甾相电光效应。

（1）退螺旋效应对于介电各向异性>0的液晶当垂直于螺旋轴的方向对胆甾相液晶施加一电场时，会发现随着电场的增大，螺距也同时增大，当电场达到某一阈值时，螺距趋于无穷大，胆甾相在电场的作用下转变成了向列相。

液晶物性1. 液晶简介1888年,澳大利亚叫莱尼茨尔的科学家，合成了一种奇怪的有机化合物，它有两个熔点.把它的固态晶体加热到145℃时，便熔成液体，只不过是浑浊的，而一切纯净物质熔化时却是透明的。

如果继续加热到175℃时，它似乎再次熔化，变成清澈透明的液体。

后来，德国物理学家列曼把处于“中间地带”的浑浊液体叫做晶体。

它好比是既不象马，又不象驴的骡子,所以有人称它为有机界的骡子.液晶自被发现后,人们并不知道它有何用途，直到1968年,人们才把它作为电子工业上的的材料.分子量小的大部分物质的状态随着温度的上升呈现物质的三种状态——固体(solid)、液体(liquid)和气体(gas)。

但若是分子量大而且结构特殊的物质时，其状态的变化就不那么简单。

1888年Reinizer在给cholesteric benzonate结晶加热时发现，当加热到145.5度时会变成混浊的白色有粘性的液体，当加热到178.5度时会完全变成透明的液体。

Lehman发现结晶和透明液体之间的这种状态(phase)具有当时被认为是固体固有的光学各向异性，因此被命名为液晶(liquid crystal)。

即液晶(liquid crystal)是liquid和crystal 的合成词，表示具有液体所特有的流动性(fluidity)的同时还具有结晶所特有的光学各向异性(optical anisotropy)。

因是存在于固体与液体之间的状态，所以叫做中间相(mesophase)更准确，但更多的是按照惯例叫液晶。

随着研究的深入，在许多物质中发现了液晶相，而且发现具有液晶相的分子都带有类似长条状或圆盘状的分子结构(请参考图1)。

如图2所示，带有液晶相的分子在达到一定的低温时是按一定规则排列的结晶结构，但达到一定的熔点(melting point)以上时，其质量中心自由移动，但其条状的方向形成一定的分布状态成为各向异性的液体(anisotropic liquid)，而这时就是液晶相。

选择性反射胆甾相液晶研究进展选择性反射胆甾相液晶（Cholesteric Liquid Crystals，简称CLC）是一种由胆甾分子组成的特殊液晶结构，具有较高的选择性反射和优良的光学性能。

近年来，CLC材料在光子晶体、光学显示、生物传感等领域取得了广泛的应用。

本文将对选择性反射胆甾相液晶的研究进展进行全面分析，介绍其特性、制备方法及应用领域，并展望未来的发展方向。

一、选择性反射胆甾相液晶的特性1. 高度的选择性反射：CLC材料能够选择性反射特定波长的光线，具有较好的光学性能和色彩饱和度。

2. 自组装结构：CLC材料具有自组装的特性，能够形成有序的分子排列结构，表现出周期性的亮暗条纹图案。

3. 光学响应：CLC材料对外部光场具有响应性，能够通过外界条件调控其光学性能，包括反射波长、反射颜色等。

4. 多样的形态：CLC材料在不同条件下可以形成不同的相态，包括螺旋相、等向相、向列相等。

目前，制备CLC材料的方法主要包括溶液法、共溶液法、自组装法、聚合法等。

自组装法是一种较为常用的制备方法，其具体步骤包括：1. 选择合适的胆甾分子：选择性反射胆甾相液晶的制备需要选择适合的胆甾分子，包括手性胆甾、取代基胆甾等。

2. 溶剂溶解：将选取的胆甾分子溶解在合适的溶剂中，形成准备溶液。

3. 自组装调控：通过调控溶液中的温度、浓度、PH值等条件，使胆甾分子自组装成周期性结构。

4. 固化处理：将自组装成液晶相的溶液进行固化处理，以形成稳定的CLC材料。

由于其独特的光学性能和自组装特性，选择性反射胆甾相液晶材料在多个领域具有广泛的应用前景，包括：1. 光子晶体：CLC材料可作为光子晶体的组成单元，用于制备光学滤波器、光学隔离器等光学器件。

2. 光学显示：由于CLC材料具有选择性反射和响应性，可应用于全彩色调制光学显示技术，制备高分辨率的显示器件。

3. 生物传感：CLC材料对外界光场具有敏感性，可应用于生物传感器、光学探测器等领域，用于生物分子检测与分析。

胆甾型液晶显示的研究及进展摘要胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物，其分子内具有手性碳原子和周期性螺旋结构。

在液晶相状态下具有独特的光学特性，因此在功能材料领域具有广阔的应用前景。

本文系统阐述了其在光学显示领域的研究进展关键字：胆甾相液晶，用途，特性，进展1.胆甾型液晶简介液晶是处于固态和液态之间具有一定有序性的有机物质，具有光电动态散射特性；它有多种液晶相态，例如胆甾相，近晶相，向列相等。

由于液晶分子的有序排列，使得其呈现有选择的散射，也因此使其具有显示功能的潜力。

胆甾相液晶是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物，其分子内具有手性碳原子和周期性螺旋结构。

在液晶相状态下具有独特的光学特性，类似一维光子晶体，具有选择性布拉格反射，因此在功能材料领域具有广阔的应用前景[1]。

2.胆甾型液晶组成及排列2.1.胆甾型液晶组成单一成分的胆甾型液晶：此类胆甾相液晶分子本身就具有旋光性，大部分是胆甾醇的卤化物、脂肪酸或碳酸酯等衍生物，分子结构通式如图2-1所示，其中-R1为饱和碳链, -R2为任意原子团[2]。

图2-1 胆甾醇酯分子通式此外对氧化偶氮苯甲醚类、对正甲氧基苯甲醛类化合物，具有不对称碳原子，呈长棒状的化合物等通常都可能成为胆甾相液晶。

多组分的胆甾型液晶：为满足液晶各方面性质的要求，故用于显示的胆甾相液晶一般是混合物，可以由胆甾型液晶与胆甾型液晶互混而成，也可以通过向具有不对称碳原子、存在相互成对应体的旋光异构体的向列相液晶分子中添加手性掺杂剂来获得[3]。

2.2.胆甾型液晶分子排列胆甾型液晶具有层状的分子排列结构，层与层间相互平行，其分子细长，长轴具有沿某一优先方向取向，相邻两层分子间的取向不同，一般相差15°左右，且该优先方向取向在空间沿螺旋轴(光轴方向) 螺旋状旋转。

这种特殊的螺旋状结构使得胆甾相晶体具有明显的旋光性、圆偏振光二向色性以及选择性布拉格反射。

第17卷　第3期2002年6月 液　晶　与　显　示Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays Vol .17,No .3　Jun .,2002文章编号:1007-2780(2002)03-0193-06胆甾相液晶的光学特性李昌立,孙　晶,蔡红星,翁占坤,高俊杰(长春光学精密机械学院,吉林长春　130022)摘　要:基于胆甾相液晶的特殊分子结构,综合阐述了胆甾相液晶的旋光性、选择性光散射和偏振光二色性等光学特性,揭示了它的光学特性主要源于它螺旋状的分子结构及其光学各相异性。

关键词:胆甾相液晶;选择性光散射;螺距;布喇格反射中图分类号:O753.2 文献标识码:A 收稿日期:2001-12-02;修订日期:2001-12-261　引 言胆甾相液晶同其他液晶态物质一样,既有液体的流动性、形变性、粘性,又具有晶体的光学各向异性,是一种优良的非线性光学材料[1],具有明显的热光效应、电光效应、电热光效应[2]、磁光效应[3]、压光效应[4,5]等。

较一般液晶不同的是它具有螺旋状分子取向的排列结构,因此,它除了具有普通液晶具有的光学性质外还具有它本身特有的光学特性。

2　胆甾相液晶胆甾相液晶也称螺旋状液晶,是一种在一定温度范围内呈现液晶相的胆甾醇衍生物(酯化物或卤代物)以及分子内具有不对称碳原子的高分子化合物,它具有层状的分子排列结构,层与层间相互平行,其分子细长,长轴具有沿某一优先方向取向,相邻两层分子间的取向不同,一般相差15°左右,且该优先方向取向在空间沿螺旋轴(光轴方向)螺旋状旋转。

因此,各层间的取向渐变可连成一条空间扭曲的螺旋线,该液晶整体形成螺旋结构(如图1)。

设胆甾相液晶的优先方向(指向矢)为n ,螺距为p ,由于在液晶相中,胆甾相结构沿指向矢方向呈周期性变化,且n 和-n 具有等价性,所以,其螺距周期为p 2,其典型值约为0.3μm ,远远大于分子线度,为可见光波长数量级。

选择性反射胆甾相液晶研究进展1. 引言1.1 胆甾相液晶的概念胆甾相液晶（cholesteric liquid crystals）是一种特殊的液晶相态，其分子排列呈现螺旋状结构。

在胆甾相液晶中，分子的排列沿着一个共同的轴线呈现螺旋结构，这种排列方式与普通液晶相不同，使得胆甾相液晶具有特殊的光学性质和物理特性。

胆甾相液晶的分子排列结构可以通过改变温度、外加电场或是其他外界条件来调控，从而实现对液晶性质的调控。

胆甾相液晶具有可逆性和响应性强的特点，使得其在光电领域、生物医学领域、光学传感领域等方面展现出广阔的应用前景。

1.2 选择性反射胆甾相液晶研究意义选择性反射胆甾相液晶是一种特殊的液晶形态，具有结构独特、性质特殊的特点。

由于其在光学、生物医学和显示领域的潜在应用价值，引起了广泛的研究兴趣。

选择性反射胆甾相液晶具有高度的选择性反射性能，可以根据不同波长的光线选择性地反射或透射，具有潜在的光学器件应用前景。

选择性反射胆甾相液晶在生物医学领域也具有重要的应用价值，可以用于制备高灵敏度、高分辨率的生物传感器或药物释放系统。

在液晶显示领域，选择性反射胆甾相液晶的高对比度、快速响应速度和低功耗特性，使其成为下一代高画质、低功耗液晶显示技术的有力竞争者。

对选择性反射胆甾相液晶的研究不仅可以拓展液晶材料的应用领域，还能为光电子学和传感器技术的发展提供新的思路和方法。

通过深入研究选择性反射胆甾相液晶的形成机制和性质特点，可以为该领域的进一步发展提供重要的理论基础和实验依据。

2. 正文2.1 选择性反射胆甾相液晶的形成机制选择性反射胆甾相液晶的形成机制是指在特定条件下，胆甾相液晶中的分子在光的作用下出现反射性质的现象。

这种反射性质的形成主要是由于液晶分子的排列结构和光的入射角度等因素相互作用所致。

胆甾相液晶是一种特殊的液晶相，其分子结构具有一定的对称性和有序性。

在液晶相中，分子通常会以一定的方式排列成特定的结构，形成有序的分子排列。