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  以膽固醇為成膠骨架、偶氮苯為光異構(gòu)化官能團(tuán)的小分子有機(jī)凝膠（LMOG）由于干凈、快速、可控和抗疲勞等特性，受到人們廣泛的關(guān)注。最近，人們開始嘗試將具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光（AIE）特點(diǎn)的基團(tuán)引入到LMOG中，用于凝膠的發(fā)光增強(qiáng)和組裝機(jī)理探究。

  近日，北京化工大學(xué)軟物質(zhì)科學(xué)與工程高精尖創(chuàng)新中心的海外專家李敏慧課題組，合成了一系列具有AIE和光響應(yīng)性的液晶凝膠因子trans-Cn-Chol（n = 0, 1, 3, 5）。這類分子由不同長度的烷烴鏈連接膽固醇、四苯基乙烯（TPE）和偶氮苯而成，除了賦予體系潛在的凝膠性、光響應(yīng)性和AIE特性，膽固醇和偶氮苯基團(tuán)還是常用的液晶基元。因此，探究共價(jià)連接的非棒狀、非液晶單元TPE對這類LMOG液晶性質(zhì)的影響就顯得很有意義。

  他們和李敏慧教授在巴黎的課題組合作，利用差示掃描量熱儀（DSC）、偏光顯微鏡（POM）、小角X射線散射（XRD）、掃描電鏡（SEM）以及熒光光譜等對凝膠和液晶的形成及組裝機(jī)理進(jìn)行探究。

  結(jié)果顯示trans-Cn-Chol（n = 0, 1, 3, 5）可以形成近晶型液晶（SmA）, 如圖1所示。

圖1. Trans-Cn-Chol從高溫的各向同性相降溫到液晶相時(shí)，通過偏光顯微鏡觀察到的織構(gòu)：(A) trans-C0-Chol, 25 °C; (B) trans-C1-Chol, 25 °C; (C) trans-C3-Chol, 25 °C; (D) trans-C5-Chol, 145 °C (LC2相開始從左邊增長)

  此外，trans-C3-Chol和trans-C5-Chol還可以在單一和混合溶劑中形成超分子有機(jī)凝膠，其微觀結(jié)構(gòu)為形貌各異的手性螺旋（圖2），且成膠過程中伴隨有明顯的熒光增強(qiáng)。

圖2. Trans-C5-Chol在不同溶劑體系里形成的凝膠的掃描電鏡圖：(A) DMF, (B) acetone, (C) EA, (D) DCM/EA (1/2, v/v)

  他們還進(jìn)一步研究了處于凝膠態(tài)和液晶態(tài)的trans-Cn-Chol（n = 0, 1, 3）的光致異構(gòu)化。結(jié)果顯示，凝膠態(tài)在365 nm紫外光照射后，可迅速實(shí)現(xiàn)凝膠-溶液（gel-sol）的轉(zhuǎn)變，并伴隨手性微觀形貌的破壞。液晶態(tài)在365 nm紫外光照射后，可實(shí)現(xiàn)近晶相-各向同性相（SmA-Iso）的轉(zhuǎn)變；通過偏光顯微鏡觀察，非照射區(qū)域具有雙折射的液晶織構(gòu)，而照射區(qū)則呈各向同性相，無織構(gòu)。該光響應(yīng)熒光液晶凝膠因子的光熱相轉(zhuǎn)變行為，有望用于傳感器和光學(xué)圖像存儲材料。

圖3. 紫外光通過條形模板照射Trans-C1-Chol的薄膜(on a PVA-treated glass plate)后得到的偏光顯微鏡照片。黑區(qū)為照射區(qū)。 (A) trans-C0-Chol，mask 1 (width of strip: 100 μm; distance between two stripes: 200 μm). (B) trans-C1-Chol，mask 2 (width of strip: 50 μm; distance between two stripes: 200 μm).

  這一成果近期發(fā)表在Materials Chemistry Frontiers上，文章的第一作者是北京化工大學(xué)軟物質(zhì)科學(xué)與工程高精尖創(chuàng)新中心博士生于霞和巴黎國立高等化學(xué)學(xué)院博士生陳輝,文章的通訊作者為李敏慧教授和胡君教授。

  全文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/QM/C8QM00340H#!divAbstract