氢键液晶中FTIR线宽分析：非环互补型HBLCs的相稳定性与分子动力学研究

【编辑推荐】本研究首次在热致液晶（HBLCs）领域采用FTIR线宽分析技术，揭示了苯甲酸（BA）与烷氧基苯甲酸（nOBAs）形成的非环互补型氢键液晶（HB）中羟基伸缩振动双峰分离（72-75cm-1）的独特现象。通过偏振光学显微镜（POM）和差示扫描量热法（DSC）证实，柔性末端链长度通过奇偶效应调控向列相（Nematic）稳定性（最高50°C），为开发新型电光器件材料提供了动力学依据。

　　

Highlight

首次在氢键液晶（HBLCs）中开展的FTIR线宽分析揭示了非环互补型氢键的全新动态特征：羟基伸缩振动罕见地分裂为间隔72-75cm^-1的双吸收峰，这种独特现象归因于其非环状分子结构。研究表明，软共价键作用的线性氢键（HB）在互补型HBLCs中会限制分子长轴的无限旋转自由度，而长链烷氧基末端通过奇偶效应显著提升向列相稳定性（最高达50°C），同时将相变温度窗口向环境温度拓展约70°C。

Experimental Procedure and Methodology

实验采用Sigma-Aldrich高纯度试剂（98%），通过差示扫描量热仪（DSC 60）和ABB MB 300型FTIR光谱仪分别表征相变行为与氢键相互作用。尼康600 POL偏光显微镜观察到的四刷状织构（向列相）与马赛克织构（SmG相）证实了相序列：Iso ? N ? SmG → Crystal（n=9-12）。

Phase Identification

冷却过程中观察到明确的相变序列：各向同性液体（Iso）与向列相（N）呈双向可逆转变（?），而SmG相到晶体的转变则为单向（→）。这种非环互补型HB结构意外抑制了常见的倾斜SmC相，反而促进了器件友好的向列相自发取向。

Conclusion

通过将天然环状二聚体nBAOs解离为单体并与苯甲酸重构，成功制备出具有宽温域向列相（最高50°C）的非环互补型HBLCs。FTIR动力学分析表明，羰基周围快速动力学过程（正偏态分布，峰值～1.18）是促进取向有序的关键，为设计新型电光材料提供了分子层面指导。