Kubische und columnare supramolekulare Architekturen von Stäbchen/Knäuel- Molekülen in geschmolzenem Zustand
✍ Scribed by Myongsoo Lee; Byoung-Ki Cho; Heesub Kim; Wang-Cheol Zin
- Publisher
- John Wiley and Sons
- Year
- 1998
- Tongue
- English
- Weight
- 145 KB
- Volume
- 110
- Category
- Article
- ISSN
- 0044-8249
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✦ Synopsis
Zweiblock-Moleküle, die aus einem starren, stäbchenförmigen und einem flexiblen Block bestehen (Stäbchen/ Knäuel-Moleküle), ermöglichen es, neue Aspekte flüssigkristalliner, supramolekularer Strukturen zu untersuchen. Klassische stäbchenförmige Moleküle sind im allgemeinen entlang ihrer Längsachsen zueinander ausgerichtet und bilden so im geschmolzenen Zustand nematische oder schichtartige smektische Überstrukturen. Zweiblock-Moleküle, die aus verschiedenen, nicht mischbaren beweglichen Segmenten bestehen, ergeben dagegen columnare oder kubische supramolekulare Anordnungen zusätzlich zu lamellaren Strukturen in ausgewählten Lösungsmitteln. [1] Anders als stäbchenförmige Moleküle zeigen Zweiblock-Copolymere aus zwei flexiblen Blöcken in der Schmelze wegen der konformativen Freiheitsgrade langer Ketten auch Selbstorganisation zu verschiedenen supramolekularen Architekturen mit gekrümmter Grenzfläche. [2] Eine Kombination beider struktureller Prinzipien kann den Zugang zu einer neuen Klasse selbstorganisierender Moleküle eröffnen, da derartige Stäbchen/Knäuel-Moleküle die allgemeinen Eigenschaften sowohl von lyotropen Zweiblock-Molekülen als auch von thermotropen kalamitischen Molekülen haben.
Stäbchen/Knäuel-Moleküle zeigen in Versuchen lamellare oder micellare, phasenseparierte Mikrophasen, abhängig vom Volumenanteil der flexiblen Segmente in den Molekülen; die molekulare Ordnung der stäbchenförmigen Blöcke in der Schmelzphase wurde dabei allerdings nicht beschrieben. [3] Wir veröffentlichten 1996, [4,5] daû Moleküle, die aus stäbchenförmigen Bereichen und einer flexiblen Polyethylenoxidkette aufgebaut sind, sowohl in kristalliner Phase als auch in der Schmelze eine Mikrophasen-separierte lamellare Struktur in Nanometer-Bereich zeigen, was zu einer smektischen supramolekularen Struktur führte. Im binären Gemisch dieser Moleküle mit Lithiumtriflat werden micellare Mesophasen induziert, wobei dies von der Salzkonzentration abhängt. [5] Dieses Versuchssystem erlaubte uns weiterhin, das thermotrope Phasenverhalten dieser Moleküle zu studieren.
Das Design unserer Stäbchen/Knäuel-Moleküle basierte auf langen stäbchenförmigen Molekülen mit zwei Biphenyleinheiten. [4±6] Derartige lange Stabmoleküle können kalamitische Mesomorphie zeigen; aufgrund der sterischen Gegebenheiten sind sie jedoch ± im Gegensatz zu amphiphilen Zweiblock-Makromolekülen ± nicht in der Lage, kubische oder columnare Phasen mit gekrümmten Grenzflächen auszubilden. Um die Tendenz der Blöcke zur Phasenseparation zu erhöhen, synthetisierten wir Zweiblock-Moleküle (1 ± 3), die aus stäbchenförmigen Bereichen verbunden mit einer Polypropylenoxidkette bestanden (Abb. 1); letztere ist bei COO O COOCH 2 CH 3 HO n