Квазикристаллы (супрамолекулярные)
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( Май 2014 г. ) |
Квазикристаллы представляют собой супрамолекулярные агрегаты, обладающие как кристаллическими (твердыми) свойствами, так и аморфными, жидкими свойствами.
Самоорганизующиеся структуры, называемые «квазикристаллами», были первоначально описаны в 1978 году израильским ученым Валери А. Кронгаузом из Института науки Вейцмана в статье « Квазикристаллы из облученных фотохромных красителей в приложенном электрическом поле» . [1]
В своей статье 1978 года Кронгауз ввел термин «квазикристаллы» для новых самоорганизующихся коллоидных частиц. Квазикристаллы представляют собой супрамолекулярные агрегаты, проявляющие как кристаллические свойства, например, брэгговское рассеяние , так и аморфные, подобные жидкости свойства, т.е. каплевидную форму, текучесть, растяжимость и эластичность в электрическом поле. Супрамолекулярные квазикристаллы образуются в фотохимической реакции путем воздействия УФ-излучения на растворы фотохромных молекул спиропирана . Ультрафиолетовый свет вызывает превращение спиропиранов в молекулы мероцианина , которые проявляют электрические дипольные моменты . (см. схему 1). Квазикристаллы имеют внешнюю форму субмикронных глобул, а внутреннюю структуру представляют собой кристаллы, окруженные аморфным веществом (см. рис. 1). Кристаллы образованы самоорганизованными стопками молекулярных диполей мероцианина, выстраивающихся параллельно, тогда как аморфные оболочки состоят из тех же диполей мероцианина, выстроенных антипараллельно (рис. 1, схема 2). [2] [3] [4] В приложенном электростатическом поле квазикристаллы образуют макроскопические нити, демонстрирующие линейный оптический дихроизм . [1] [5]
Позднее Кронгауз описал необычные фазовые переходы молекул, состоящих из мезогенных и спиропирановых фрагментов, которые он назвал «квазижидкими кристаллами». Микрофотография их мезофазы появилась на обложке журнала Nature в статье «Квазижидкие кристаллы» 1984 года. [6] Исследование спиропиран-мероцианиновых самоорганизующихся систем, в том числе макромолекул (см., например, рис. 2), продолжается на протяжении многих лет. [7] [8] [9] [10] [11]
Результатом этих исследований стали открытия необычных и практически значимых явлений. Таким образом, в электростатическом поле квазикристаллы и квазижидкие кристаллы проявляют нелинейные оптические свойства 2-го порядка. [12] [13] [14]
Потенциальные применения этих удивительных материалов описаны и запатентованы. [15] [16] [17]
спиропирана и мероцианина Работы по самосборке в настоящее время продолжаются в нескольких лабораториях. [18]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б В.А. Кронгауз; Э. С. Голдберт (5 января 1978 г.). «Квазикристаллы из облученных фотохромных красителей в приложенном электрическом поле» . Природа . 271 (5640): 43–45. Бибкод : 1978Natur.271...40V . дои : 10.1038/271040b0 . S2CID 4268552 . Проверено 24 апреля 2014 г.
- ^ В.А. Кронгауз; С.Н. Фишман; Э. С. Голдберт (1978). «Квазикристаллы. Рост из фотохромных спиропиранов при облучении в постоянном электрическом поле». Дж. Физ. Хим . 82 (23): 2469–74. дои : 10.1021/j100512a004 .
- ^ В.А. Кронгауз (1979). «Квазикристаллы». Израильский химический журнал . 18 (3–4): 304–11. дои : 10.1002/ijch.197900047 .
- ^ В.А. Кронгауз (1979). «Квазикристаллы, полученные коллоидными фотохромными красителями в приложенном электрическом поле». В Б. Р. Дженнингсе (ред.). Электрооптика и диэлектрики макромолекул и коллоидов . Спрингер США. стр. 329–36. дои : 10.1007/978-1-4684-3497-2_35 . ISBN 978-1-4684-3497-2 .
- ^ В.А. Кронгауз; А.А. Паршуткин (май 1972 г.). «Влияние электрического поля на фотохромизм спиропиранов. Дипольная кристаллизация красителя вдоль силовых линий». Фотохимия и фотобиология . 15 (5): 503–07. дои : 10.1111/j.1751-1097.1972.tb06261.x . S2CID 98008302 .
- ^ В.А. Кронгауз; Ф. Шварцман (14 июня 1984 г.). «Квазижидкие кристаллы». Природа . 309 (5969): 608–11. Бибкод : 1984Natur.309..608S . дои : 10.1038/309608a0 . S2CID 4279153 .
- ^ Jump up to: а б Т. Висмонтски – Книттель; В.А. Кронгауз (ноябрь 1985 г.). «Самосборка спиропирановых полимеров путем кристаллизации застежки-молнии». Макромолекулы . 18 (11): 2124–26. Бибкод : 1985МаМол..18.2124W . дои : 10.1021/ma00153a009 .
- ^ В.А. Кронгауз; Ф.П. Шварцман; И. Р. Кабрера; А.Л. Вейс; Э. Дж. Вахтель (1985). «Исследование квазижидкокристаллической структуры». Дж. Физ. Хим . 89 (18): 3941–46. дои : 10.1021/j100264a037 .
- ^ И. Кабрера; В.А. Кронгауз (9 апреля 1987 г.). «Динамическое упорядочение агрегированных мезоморфных макромолекул». Природа . 326 (362): 582–85. Бибкод : 1987Natur.326..582C . дои : 10.1038/326582a0 . S2CID 4305749 .
- ^ И. Кабрера; В.А. Кронгауз; Х. Рингсдорф (ноябрь 1987 г.). «Фото- и термохромные жидкокристаллические полисилоксаны». Энджью. хим. Межд. Эд. англ . 26 (11): 1178–80. дои : 10.1002/anie.198711781 .
- ^ В.А. Кронгауз (1992). CB Макардл (ред.). Фотохромные жидкокристаллические полимеры в прикладных фотохромных полимерных системах . Нью-Йорк: Springer Science, Blackie & Son Ltd., стр. 121–71. ISBN 9780412029714 .
- ^ В.А. Кронгауз; Г. Р. Мередит; диджей Уильямс; С.Н. Фишман; Э. С. Голдберт (1983). «Оптическое удвоение частоты и внутренняя структура квазикристаллов». Дж. Физ. Хим . 87 (10): 1697–701. дои : 10.1021/j100233a012 .
- ^ В.А. Кронгауз; Г. Р. Мередит; диджей Уильямс; С.Н. Фишман; Э. С. Голдберт (1983). «6». В DJ Williams (ред.). Нелинейные среды второго порядка из квазикристаллов мероцианина спиропирана в нелинейно-оптических свойствах органических и полимерных материалов . Серия симпозиумов ACS. Том. 233. Американское химическое общество. стр. 135–52. дои : 10.1021/bk-1983-0233.ch006 . ISBN 9780841208025 .
- ^ В.А. Кронгауз; Х. Сюн; Т.е. Гонки; Ю. Р. Шен; Ф.П. Шварцман; И. Кабрера (1987). «Полярное упорядочение квазижидких кристаллов - исследование генерации оптической второй гармоники». Дж. Хим. Физ . 87 (5): 3127. Бибкод : 1987JChPh..87.3127H . дои : 10.1063/1.453050 . hdl : 2066/92707 . S2CID 9284705 .
- ^ Г. Беркович; В.А. Кронгауз; В. Вайс (2000). «Спиропираны и спирооксазины для памяти и переключения». хим. Преподобный . 100 (5): 1741–54. дои : 10.1021/cr9800715 . ПМИД 11777418 .
- ^ US 4405733 , Уильямс, Дэвид Дж.; Джеральд Р., Мередит и Олин, Джордж Р., «Композитный квазикристаллический материал», опубликованный 20 сентября 1983 г., переданный корпорации Xerox , срок действия которого истек.
- ^ США 4927917 , Кронгауз, Валери А. и Шварцман, Феликс П., «Квазижидкие кристаллы», опубликовано 22 мая 1990 г., передано компании Yeda Research and Development Co., Ltd. , срок действия истек.
- ^ Р. Клайн (2014). «Динамические материалы на основе спиропирана» . хим. Соц. Преподобный . 43 (1): 148–84. дои : 10.1039/C3CS60181A . ПМИД 23979515 .