【摘 要】
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本文合成一系列基于苯并菲化合物T5En,T5为戊氧基苯并菲分子,E为酯基链,n=1~9为酯基链上碳原子个数。采用核磁氢谱(~1HNMR)、高分辨质谱(MS)、傅里叶红外光谱(FT-TR)以及元素
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本文合成一系列基于苯并菲化合物T5En,T5为戊氧基苯并菲分子,E为酯基链,n=1~9为酯基链上碳原子个数。采用核磁氢谱(~1HNMR)、高分辨质谱(MS)、傅里叶红外光谱(FT-TR)以及元素分析(EA)对所合成目标分子进行化学结构确认。采用偏光显微镜(POM)和示差扫描量热仪(DSC)对所合成化合物液晶性能进行初步判断,发现除化合物T5E1外,其余八种化合物具有典型的有序六方柱状相直线缺陷型织构,并具有很宽的液晶区间;采用一维变温广角X射线粉末衍射(1D WAXD)、小角X射线散射(SAXS)、二维X射线衍射(2D WAXD)和透射电子显微镜(TEM)进一步确认化合物的相态结构;通过对二维X射线衍射点阵、小角X射线散射图谱特征峰以及透射电子显微镜的图像进行分析,得到化合物T5E2-T5E9通过π-π堆叠和偶极-偶极作用形成二维超晶格的证据;结合密度泛函理论(DFT)计算偶极矩得到的结果分析超晶格结构的形成过程:首先,三个盘状分子通过偶极-偶极作用形成三角形晶格;三角形晶格通过一维方向上的π-π堆叠作用形成柱子;三角形柱子通过烷基链间的色散力和填隙作用形成六方晶格,并在偶极-偶极作用指导下最终形成长程有序的二维六方超晶格。采用时间飞程谱(time-of-flight)对形成二维超晶格的八种化合物的电子和空穴迁移率进行测试,其中化合物T5E4的载流子迁移率最高,比2,3,6,7,10,11-六戊氧基苯并菲(HAT5)的载流子迁移率提高两倍,这是由于T5E4分子结构对称性最接近于HAT5,并且二维超晶格的形成使其迁移率得到提高。
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