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  光誘導(dǎo)手性是在自然界和合成材料中的研究熱點(diǎn)，對智能材料的微觀結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響宏觀性質(zhì)的探索具有重要的研究價值。目前，研究者們已報(bào)道一些紫外光驅(qū)動分子馬達(dá)的合成和應(yīng)用，絕大多數(shù)的分子馬達(dá)在光驅(qū)動下展現(xiàn)手性以及螺旋扭曲力的減小，而且紫外光對背景材料和操作人員帶來潛在的有害影響。

  針對光驅(qū)動的手性分子馬達(dá)，李全教授團(tuán)隊(duì)與合作者通過對偶氮苯分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，在鄰位上通過柔性碳鏈連接具有軸手性的聯(lián)萘形成小分子環(huán)裝拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此分子馬達(dá)或開關(guān)在光照驅(qū)動順反異構(gòu)時展現(xiàn)了在不同液晶材料中螺旋扭曲力的增強(qiáng)，而且僅需綠光就可以實(shí)現(xiàn)分子馬達(dá)的有效順反異構(gòu)。

圖 1. 可見光驅(qū)動可逆順反異構(gòu)的環(huán)裝偶氮苯分子馬達(dá)

  由于手性分子馬達(dá)的光驅(qū)動螺旋扭曲力的增強(qiáng)，該團(tuán)隊(duì)將手性分子加入到液晶材料5CB中 （濃度 0.38 mol%），通過可見光（530nm）的照射，液晶由向列相逐漸轉(zhuǎn)變成膽甾相的指紋態(tài)及油狀條紋態(tài)。

圖2. 可見光誘導(dǎo)液晶從向列相轉(zhuǎn)換到膽甾相的偏光顯微鏡圖

  在E7液晶材料中（手性分子濃度為0.69 mol%），通過綠光可以實(shí)現(xiàn)液晶螺旋結(jié)構(gòu)在不同取向上的有序排列。例如在圖3中，液晶盒的取向?yàn)槠矫嫒∠�，通過光的誘導(dǎo)，液晶可以形成有規(guī)律的平面取向的螺旋結(jié)構(gòu)，從而顯示出周期條紋以及紅光的衍射條紋。

圖3. （A）光照前的液晶在取向與線偏振片不角度的狀態(tài)；（B）在綠光的不同照射時間下形成的周期螺旋條紋的形態(tài)；（C）施加2.0伏特的交流電場（1千赫茲）下，在不同光照時間下條紋形態(tài)（右下角插圖為648 nm紅光通過周期條紋的衍射圖案）

  此工作為先進(jìn)光學(xué)智能材料的設(shè)計(jì)和研發(fā)提供新的思路，也為主客體功能軟物質(zhì)的深入探索開拓了新的可能性。相關(guān)成果以“Visible-Light-Induced Self-Organized Helical Superstructure in Orientationally Ordered Fluids”為題 （DOI: 10.1002/adma.201902958），發(fā)表于材料領(lǐng)域權(quán)威頂級期刊《Advanced Materials》上�？咸刂萘⒋髮W(xué)高新材料與液晶研究所博士生王昊和博士后Hari K. Bisoyi為共同第一作者，歐洲科學(xué)院院士李全教授為通訊作者。 

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902958

  李全教授科研組網(wǎng)頁：https://www.lcinet.kent.edu/users/qli180/PI/Li.htm