Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur assistant Yuki Arakawa (Toyohashi University of Technology, Japon) a développé avec succès des molécules dimères de cristaux liquides (LC) contenant du soufre) avec des liaisons ester de direction opposée, qui présentent une phase cristal liquide hélicoïdale, à savoir. nématique à torsion (N T B) phase) sur une large plage de température, y compris la température ambiante. Collaboration avec une équipe du centre de recherche Advanced Light Source (Lawrence Berkeley National Laboratory, USA) a révélé que la direction de la liaison ester dans les structures moléculaires a un impact important sur les longueurs de pas des nanostructures hélicoïdales dans le N T phase B. On s'attend à ce que cette conception moléculaire puisse être utilisée pour régler les propriétés physiques résultantes des matériaux LC qui contribueraient aux nouvelles technologies LC, tels que le laser LC, photo-alignement, et les technologies d'affichage.

Alors T B est une phase LC fluidique nouvellement identifiée, qui possède une nanostructure hélicoïdale avec un pas allant de quelques à quelques dizaines de nanomètres, devenir un sujet brûlant dans la communauté scientifique LC. Récemment, diverses approches ont été explorées pour appliquer le N T des matériaux B aux technologies laser LC et de photo-alignement réglables en longueur d'onde. Côté praticité, Les matériaux LC doivent être conçus en formant des phases LC sur une large plage de températures et à température ambiante. Cependant, molécules qui présentent le N T phase B sur une large plage de température, y compris la température ambiante, restent exceptionnellement rares. Cela a entravé les évaluations approfondies de diverses propriétés et le développement de nouvelles applications.

Le professeur adjoint Yuki Arakawa et son équipe de l'Université de technologie de Toyohashi se sont intéressés au développement de nouveaux matériaux LC contenant du soufre, en particulier pour les matériaux à haute biréfringence et les LC nématiques à courbure torsadée, à base de liaisons thioéther (R-S-R) contenant du soufre, qui est une composante des sources chaudes et l'une des rares ressources excédentaires au Japon. Les liaisons soufre ou thioéther ont une polarisabilité élevée et devraient être des fragments fonctionnels utiles pour améliorer les propriétés physiques, tels que l'indice de réfraction et la biréfringence, par rapport à d'autres liaisons à base d'atomes conventionnels, comme le méthylène (carbone) et l'éther (oxygène).

Précédemment, Le professeur adjoint Yuki Arakawa et son équipe ont développé avec succès des molécules courbées à base de thioéther qui présentent le N T phase B. Dans cette étude, nous avons tenté de concevoir de nouveaux dimères LC en introduisant des liaisons ester de direction opposée (c'est-à-dire, -C=OO- et -O=CO-) aux molécules dimères courbées à base de thioéther et élucider l'influence de la direction de la liaison ester sur le N T Comportements en phase B. L'équipe a réussi à développer de nouvelles molécules qui présentent N T phases B sur une large plage de température, y compris la température ambiante.

Par ailleurs, l'équipe a observé un phénomène, dans lequel les pas hélicoïdaux (6-9 nm) des molécules avec l'ester O=CO étaient approximativement le double (11-24 nm) de ceux avec l'ester C=OO (Figure 1). En effet, les dimères C=OO-ester ont des géométries moléculaires plus courbées que les dimères O=CO-ester, résultant en une précession moléculaire améliorée dans la structure hélicoïdale pour le premier que pour le second. Ajuster finement la conception moléculaire (c'est-à-dire, la direction de la liaison ester) permet la manipulation de nanostructures hélicoïdales, ce qui est particulièrement important pour les applications optiques.

Selon le professeur adjoint Arakawa, "Les molécules LC qui présentent le N hélicoïdal T phase B sur une large plage de température, y compris la température ambiante, restent rares. Aucune étude n'a clairement révélé la relation structure-propriété entre la conception moléculaire et la structure hélicoïdale résultante, c'est-à-dire comment les nano-structures hélicoïdales peuvent être contrôlées par la conception moléculaire. Nous pensons que nos études en donnent un aperçu."