基于光驱动分子马达的新型智能液晶材料

基本信息
批准号:21805095
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:陈家文
学科分类:
依托单位:华南师范大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周鑫,余辉,周勇,刘孙倩
关键词:
微纳马达分子机器外场响应的材料功能材料智能材料
结项摘要

Recently the development of synthetic systems that are stimuli-responsive and capable of converting molecular motion into macroscopic movement becomes an important research topic in field of molecular machines. The use of a non-invasive light stimulus to induce motion with high spatial-temporal precision affords ample light-responsive materials and most of them are based on molecular switches. As molecular switches usually have two states, which cannot drive the whole system out-of-equilibrium, it largely hinders the complex function of light-responsive materials. Instead, light-driven molecular motors displays continuous unidirectional rotation upon light irradiation, which makes them distinct from traditional molecular switches. This proposal aims at design and synthesis of a series of light-driven molecular motors and further construction of them covalently into polymeric liquid crystals. Through the well-aligned liquid crystals network, the light-induced unidirectional rotation of molecular motors can be amplified via cooperative interactions along many length scales in order to sustain a macroscopic mechanical motion. We screen the most reliable light-responsive materials with the best efficient and further convert them into devices. This proposal is a challenge in field of molecular machines and will lay a solid foundation for novel dynamic light-responsive materials.

近年来,分子机器领域中的一个重要的研究热点,就是如何将受控的分子运动,放大并转变为宏观材料的动态性能的改变。以光信号作为调控手段的智能材料,由于其响应时间短,可被精准调控,无废弃物,得到了广泛的关注。然而,目前大部分报道的光响应材料均以光控分子开关为基础,由于分子开关往往仅有两种简单的状态,因而使得整个体系无法达到远离平衡态,从而限制了光响应材料的进一步发展。本项目拟设计与合成一系列光驱动的分子马达,并将其共价键合于液晶材料中。由此,利用液晶材料的有序性,将分子马达分子层面的运动,通过协同放大效应,转变为材料宏观性质的改变。由于分子马达的单向连续转动,将使得体系能远离平衡态,从而实现多重甚至更为复杂的功能调控。本项目拟筛选出光响应性能较好的一批材料,进一步对其进行器件集成化测试,为新型光响应智能材料的实际应用打下良好的基础。

项目摘要

本项目将光响应定向转动的分子马达通过共价键合,构筑于有序的液晶网络中,从而制得一批新型的响应型液晶智能材料。整体研究按计划有序地展开,制备了一系列新型的分子马达,分子马达的核心结构为位于分子中间的大位阻双键。分子马达的上下两端通过化学修饰的方法,引入不同长度的柔性脂肪链作为连接单元。长的柔性链能够提供足够的空间,以供分子马达在液晶中进行转动。在长链末尾,预留末端双键,用于与液晶材料的进行共聚反应。得到一系列功能化的外消旋分子马达后,我们利用手性色谱柱,把分子马达拆分成光学纯的异构体,并分别把外消旋分子马达和光学纯分子马达构筑到液晶网络中,制备成光响应型液晶材料。所得的液晶薄膜,能够产生快速的光响应摆动,在表面上移动,并且能够完成单向的左旋或右旋扭动,为制备复杂的软物质材料奠定了重要的基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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