Квазикристаллы (супрамолекулярные) - Википедия - Quasi-crystals (supramolecular)

Не путать с Квазикристалл.

Квазикристаллы находятся супрамолекулярные агрегаты выставляя оба кристаллический (твердые) свойства, а также аморфные, жидкий характеристики.

Самоорганизованный структуры, названные «квазикристаллами», были первоначально описаны в 1978 году израильским ученым. Валерий А. Кронгауз из Институт науки Вейцмана, в Природа бумага, Квазикристаллы из облученных фотохромных красителей в приложенном электрическом поле. [1]

Схема 1. Образование диполей мероцианина при облучении.

В своей статье 1978 года Кронгауз ввел термин «квазикристаллы» для новых самоорганизующихся коллоидных частиц. Квазикристаллы представляют собой супрамолекулярные агрегаты, проявляющие оба кристаллических свойства, например Рассеяние Брэгга, а также аморфные, похожие на жидкость свойства, то есть каплевидные формы, текучесть, растяжимость и эластичность в электрическом поле. Супрамолекулярные квазикристаллы образуются в фотохимической реакции путем экспонирования растворов фотохромных спиропиран молекулы к УФ-излучению. Ультрафиолетовый свет вызывает превращение спиропиранов в мероцианин молекулы, которые проявляют электрические дипольные моменты. (см. схему 1). Квазикристаллы имеют внешнюю форму субмикронных глобул, а их внутренняя структура состоит из кристаллов, окруженных оболочкой. аморфное вещество (см. рис. 1). Кристаллы образованы самосборный стопки мероцианиновых молекулярных диполей выстраиваются параллельно, в то время как аморфные оболочки состоят из тех же мероцианиновых диполей, выровненных антипараллельно (Рис.1, Схема 2).[2][3][4] В приложенном электростатическом поле квазикристаллы образуют макроскопические нити, показывающие линейные оптические дихроизм.[1][5]

Позже Кронгауз описал необычные фазовые переходы молекул, состоящих из мезогенный и спиропирановые фрагменты, которые он назвал «квазижидкими кристаллами». Микрофотография их мезофазы появилась на обложке Природа в статье 1984 г. «Квазижидкие кристаллы».[6] Исследование самоорганизованных систем спиропиран-мероцианин, включая макромолекулы (см., Например, рис. 2), продолжалось на протяжении многих лет.[7][8][9][10][11]

Рис. 2. Иллюстрация самоорганизующихся полимеров спиропирана путем кристаллизации «застежки-молнии».[7]

Эти исследования привели к открытиям необычных и практически значимых явлений. Таким образом, в электростатическом поле квазикристаллы и квазижидкие кристаллы проявляют нелинейные оптические свойства 2-го порядка.[12][13][14]

Возможные применения этих удивительных материалов описаны и запатентованы.[15][16][17]

Работа над спиропиран-мероцианином самосборки в настоящее время продолжается в нескольких лабораториях - см., например, ссылку [18] и ссылки, цитируемые в этом исследовании.[18]

Рекомендации

  1. ^ 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. Bibcode:1978Натура.271 ... 40В. Дои:10.1038 / 271040b0. Получено 24 апреля 2014.
  2. ^ В. А. Кронгауз; С. Н. Фишман; Э. С. Гольдберт (1978). «Квазикристаллы. Рост из фотохромных спиропиранов при облучении в постоянном электрическом поле». J. Phys. Chem. 82 (23): 2469–2474. Дои:10.1021 / j100512a004.
  3. ^ Кронгауз В.А. (1979). «Квазикристаллы». Израильский химический журнал. 18 (3–4): 304–311. Дои:10.1002 / ijch.197900047.
  4. ^ Кронгауз В. А. (1979). «Квазикристаллы, произведенные коллоидными фотохромными красителями в прикладном электрическом поле». В Б. Р. Дженнингсе (ред.). Электрооптика и диэлектрики макромолекул и коллоидов. США: Springer США. С. 329–336. Дои:10.1007/978-1-4684-3497-2_35. ISBN  978-1-4684-3497-2.
  5. ^ В.А. Кронгауз; А.А. Паршуткина (май 1972 г.). «Влияние электрического поля на фотохромизм спиропиранов. Дипольная кристаллизация красителя по силовым линиям». Фотохимия и фотобиология. 15 (5): 503–507. Дои:10.1111 / j.1751-1097.1972.tb06261.x.
  6. ^ В. А. Кронгауз; Ф. Шварцман (14 июня 1984 г.). «Квазижидкие кристаллы». Природа. 309 (5969): 608–611. Bibcode:1984Натура.309..608С. Дои:10.1038 / 309608a0.
  7. ^ а б Т. Висмонцкий - Knittel; В.А. Кронгауз (ноябрь 1985 г.). «Самосборка спиропирановых полимеров путем кристаллизации застежки-молнии». Макромолекулы. 18 (11): 2124–2126. Bibcode:1985MaMol..18.2124W. Дои:10.1021 / ma00153a009.
  8. ^ В. А. Кронгауз; Ф. П. Шварцман; И. Р. Кабрера; А. Л. Вайс; Э. Дж. Вахтель (1985). «Исследование квазижидкокристаллической структуры». J. Phys. Chem. 89 (18): 3941–3946. Дои:10.1021 / j100264a037.
  9. ^ И. Кабрера; Кронгауз В.А. (9 апреля 1987 г.). «Динамическое упорядочение агрегированных мезоморфных макромолекул». Природа. 326 (362): 582–585. Bibcode:1987Натура.326..582C. Дои:10.1038 / 326582a0.
  10. ^ И. Кабрера; В. А. Кронгауз; Х. Рингсдорф (ноябрь 1987 г.). «Фото- и термохромные жидкокристаллические полисилоксаны». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ.. 26 (11): 1178–1180. Дои:10.1002 / anie.198711781.
  11. ^ Кронгауз В.А. (1992). К. Б. Макардл (ред.). Фотохромные жидкокристаллические полимеры в прикладных фотохромных полимерных системах. Нью-Йорк: Springer Science, Blackie & Son Ltd., стр. 121–171. ISBN  9780412029714.
  12. ^ В. А. Кронгауз; Г. Р. Мередит; Д. Дж. Уильямс; С. Н. Фишман; Э. С. Голдберт (1983). «Оптическое удвоение частоты и внутренняя структура квазикристаллов». J. Phys. Chem. 87 (10): 1697–1701. Дои:10.1021 / j100233a012.
  13. ^ В. А. Кронгауз; Г. Р. Мередит; Д. Дж. Уильямс; С. Н. Фишман; Э. С. Голдберт (1983). «6». В Д. Дж. Уильямс (ред.). Нелинейные среды второго порядка из квазикристаллов спиропиран-мероцианина в нелинейных оптических свойствах органических и полимерных материалов. Серия симпозиумов ACS. 233. АМЕРИКАНСКОЕ ХИМИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО. С. 135–152. Дои:10.1021 / bk-1983-0233.ch006. ISBN  9780841208025.
  14. ^ В. А. Кронгауз; Х. Сюн; Чт. Расцветка; Ю. Шен; Ф. П. Шварцман; И. Кабрера (1987). «Полярное упорядочение квазижидких кристаллов - исследование генерации второй оптической гармоники». J. Chem. Phys. 87 (5): 3127. Bibcode:1987ЖЧФ..87.3127Н. Дои:10.1063/1.453050. HDL:2066/92707.
  15. ^ Г. Беркович; В. А. Кронгауз; В. Вайс (2000). «Спиропираны и спирооксазины для воспоминаний и переключений». Chem. Rev. 100 (5): 1741–1754. Дои:10.1021 / cr9800715. PMID  11777418.
  16. ^ Утраченный US4405733 A, Дэвид Дж. Уильямс, Джеральд Р. Мередит, Джордж Р. Олин, "Композитный квазикристаллический материал", опубликовано 1983-9-20, передано Xerox Corporation 
  17. ^ Истекший US4927917 A, Валерий А. Кронгауз, Феликс П. Шварцман, "Квазижидкие кристаллы", опубликовано в 1990-5-22 гг., Передано Yeda Research And Development Co., Ltd. 
  18. ^ Р. Клайн (2014). «Динамические материалы на основе спиропирана». Chem. Soc. Rev. 43 (1): 148–184. Дои:10.1039 / C3CS60181A. PMID  23979515. Получено 26 апреля 2014.