基于偶氮苯基團的光致變色凝膠及其自組裝性質研究.pdf

1、近年來，通過功能化小分子的自組裝形成超分子結構越來越多的成為發(fā)展新材料和納米器件的重要手段。作為一類新型的自組裝材料，有機小分子凝膠通過分子間氫鍵作用、π-π相互作用、范德華力等可以形成有序的三維網(wǎng)絡結構，從而使適當?shù)挠袡C溶劑凝膠化。本論文設計合成了三類基于偶氮苯基團的有機小分子凝膠因子，在此基礎上詳細研究了凝膠的形貌結構、成膠機理和分子堆積結構。全文包括以下四個部分： 1．形貌和親疏水性可調控的兩維有機小分子凝膠1) 合成了一

2、個含有脲基為氫鍵連接基團、偶氮苯基團作為光響應基團和三個長烷基鏈基團的凝膠因子，通過分子間氫鍵作用、π-π相互作用和疏水作用可以使多種有機溶劑形成穩(wěn)定凝膠； 2) 該凝膠因子在不同溶劑中形成的凝膠結構有很大程度的不同，隨著溶劑極性的降低，凝膠結構也由片狀逐漸變化為具有二級逐級結構的球狀結構； 3) 首次將有機凝膠用于表面的修飾，不同溶劑的凝膠表面親疏水性質表現(xiàn)出很大的差異，從而較為容易的實現(xiàn)凝膠修飾表面的親疏水性質的可調

3、性。 2．具有形貌調控和光響應性質的兩組分自組裝凝膠體系1) 設計合成了一類中心為苯基、三個脲基和位于邊緣的三個偶氮苯基團的具有C<,3>對稱化合物LC10和 LC4；這兩個化合物在任何溶劑中均不能形成凝膠；在引入同樣具有C<,3>對稱結構的凝膠因子G18，在LC10(或LC4)摻雜比例在20wt％以下時，兩組分混合物都可以在1,4-二氧六環(huán)中形成穩(wěn)定凝膠： 2) 隨著LC10 (或LC4)摻雜量的不同，G18凝膠結構由

4、纖維狀或帶狀結構轉變?yōu)榫哂卸壷鸺壗Y構的球形結構； 3) 通過凝膠的紫外-可見吸收光譜和分子結構模擬發(fā)現(xiàn)：在兩組分凝膠中，由于分子間氫鍵相互作用，LC10分子插入到G18分子形成的柱狀堆積結構中；由于外圍的偶氮苯基團處于一個相對自由的環(huán)境，在凝膠狀態(tài)下，LC10(或LC4)分子可以對光表現(xiàn)出較好的響應。 3．兩組分凝膠化合物的液晶性質研究1) 由C<,3>對稱的液晶化合物LC10和另外一個具有相似中心結構的C<,3>對稱

5、的凝膠化合物G18所組成的兩組分體系，通過分子間強的氫鍵相互作用而形成較為特殊的兩組分液晶和凝膠液晶體系； 2) 兩組分混合物LC10/G18在一個大于任何一個單組分熔點的溫度區(qū)間內可以自組裝形成溶致液晶相和凝膠液晶相。由于分子間的相互作用而使這個兩組分體系更加穩(wěn)定。 3) 通過分子間氫鍵相互作用而形成的特殊行為的液晶相有可能作為一類新型的功能化軟材料，本研究為更好的理解這類軟材料的自組裝過程提供了實驗依據(jù)。 4

6、．以環(huán)己基為核心的具有螺旋結構的光致變色凝膠的研究1) 通過在分子中引入cis-1，3，5-環(huán)己三酰胺核、偶氮苯基團和長烷基鏈得到了一種在大部分有機溶劑中都可以形成凝膠的廣普凝膠因子； 2) 通過掃描電鏡照片觀察和圓二色光譜研究可知，分子間酰胺基團的分子間氫鍵相互作用、偶氮苯基團的π-π相互作用和烷基鏈間的疏水相互作用等協(xié)同作用是AZO-C16分子形成一維的螺旋狀纖維結構的主要作用力； 3) 由于分子中的偶氮苯基團的存在