Un team di ricercatori guidato dall'assistente professore Yuki Arakawa (Toyohashi University of Technology, Giappone) ha sviluppato con successo molecole di dimeri a cristalli liquidi (LC) contenenti zolfo con legami esteri diretti in modo opposto, che presentano una fase elicoidale a cristalli liquidi, cioè. nematico twist-bend (N _T B) fase) in un ampio intervallo di temperature, compresa la temperatura ambiente. Collaborazione con un team presso la struttura di ricerca Advanced Light Source (Lawrence Berkeley National Laboratory, USA) ha rivelato che la direzione del legame estere nelle strutture molecolari ha un forte impatto sulle lunghezze del passo delle nanostrutture elicoidali nel N _T fase B. Si prevede che questo design molecolare possa essere utilizzato per mettere a punto le proprietà fisiche risultanti dei materiali LC che contribuirebbero alle nuove tecnologie LC, come il laser LC, foto-allineamento, e tecnologie di visualizzazione.

Poi _T B è una fase LC fluidica appena identificata, che possiede una nanostruttura elicoidale con un passo che varia da alcuni a decine di nanometri, diventando un argomento caldo nella comunità scientifica LC. Recentemente, sono stati esplorati vari approcci per applicare il N _T B materiali al laser LC sintonizzabile in lunghezza d'onda e tecnologie di fotoallineamento. In termini di praticità, I materiali LC devono essere ideati formando fasi LC in un ampio intervallo di temperature ea temperatura ambiente. Però, molecole che esibiscono il N _T fase B in un ampio intervallo di temperature, compresa la temperatura ambiente, rimangono eccezionalmente rari. Ciò ha impedito valutazioni approfondite di varie proprietà e lo sviluppo di nuove applicazioni.

L'assistente professore Yuki Arakawa e il suo team della Toyohashi University of Technology si sono interessati allo sviluppo di nuovi materiali LC contenenti zolfo, specialmente per materiali ad alta birifrangenza e LC nematici twist-bend, basati su legami tioetere (R-S-R) che contengono zolfo, che è un componente delle sorgenti termali e una delle poche risorse in eccesso in Giappone. I legami di zolfo o tioetere hanno un'elevata polarizzabilità e si prevede che siano parti funzionali utili per migliorare le proprietà fisiche, come indice di rifrazione e birifrangenza, rispetto ad altri legami basati su atomi convenzionali, come il metilene (carbonio) e l'etere (ossigeno).

In precedenza, L'assistente professore Yuki Arakawa e il suo team hanno sviluppato con successo molecole piegate a base di tioetere che esibiscono il N _T fase B. In questo studio, abbiamo tentato di ideare nuovi dimeri LC introducendo legami esteri diretti in modo opposto (cioè, -C=OO- e -O=CO-) alle molecole dimeriche piegate a base di tioetere e chiariscono l'influenza della direzione del legame estere sull'N _T Comportamenti in fase B. Il team è riuscito a sviluppare nuove molecole che mostrano N _T Fasi B in un ampio intervallo di temperature, compresa la temperatura ambiente.

Per di più, il team ha osservato un fenomeno, in cui i passi elicoidali (6-9 nm) delle molecole con O=CO estere erano circa il doppio (11-24 nm) di quelle con C=OO ester (Figura 1). Questo perché i dimeri C=OO-estere hanno geometrie molecolari più piegate rispetto ai dimeri O=CO-estere, con conseguente maggiore precessione molecolare nella struttura elicoidale per il primo rispetto al secondo. Mettere a punto con precisione il design molecolare (cioè, la direzione del legame estere) consente la manipolazione di nanostrutture elicoidali, che è particolarmente importante per le applicazioni ottiche.

Secondo l'assistente professore Arakawa, "molecole LC che esibiscono l'elicoidale N _T fase B in un ampio intervallo di temperature, compresa la temperatura ambiente, rimangono rari. Nessuno studio ha rivelato chiaramente la relazione struttura-proprietà tra il design molecolare e la struttura elicoidale risultante, cioè come le nanostrutture elicoidali possono essere controllate dal design molecolare. Riteniamo che i nostri studi forniscano informazioni al riguardo".