反射带控制逆蛋白石的电影与推拉式偶氮苯的光响应特性LC聚合物gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

DcAz2Mc和DR1Mc分子有推拉式偶氮苯组合成,及其在聚合物photo-orientational行为调查系统。为了了解分子结构之间的关系及其物理性质、电子结构计算是计算执行。关于照片的反应特性,共聚物gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)渗透到逆蛋白石的电影,和布喇格反射转变photostimuli下观察。线性偏振光辐照时,布拉格反射乐队转移到长波长区域反射指数增加。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

最近,在通信领域和光学工业,调整光的传播方式有高速和宽带信息处理引起了相当大的关注。光子晶体(pc)拥有一个三维(3 d)有序结构的周期性光学波长范围已经被提议作为一个可行的材料限制,引导光线,或抑制放大自发发射性质(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。自组装的方法很简单,并且具有成本效益的方法制作3 d电脑如蛋白石结构组成的胶体球和气孔。此外,逆蛋白石结构可以由使用蛋白石结构作为模板。与pho-tonic蛋白石和逆蛋白石结构带隙(PBG),提供一个波长范围for-bidden传播的方向,可以实现。众所周知,百事装瓶集团主要取决于球体和折射率的周期性组件,可以表达的布拉格方程如下:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba是布拉格反射波长的正常事件条件下,gydF4y2BadgydF4y2Ba在电介质周期单位的距离,gydF4y2BafgydF4y2Ba是电介质的体积分数,gydF4y2Ba和gydF4y2Ba是电介质的折射率。因此,间距或折射率的变化将引起转变的布拉格反射乐队。有许多研究控制的布拉格反射带的低分子量液晶(LMWLCs)逆蛋白石系统,因为LMWLCs大型光学各向异性,因此折射率的变化可以通过分子取向的变化诱导通过施加电场或光反应gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

另一方面,我们报道了布拉格反射的光化转换带硅逆蛋白石结构的渗透与聚合物LC轴承偶氮苯生色团。在我们先前的工作(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)、稳定、可逆转变的布拉格反射带是通过辐射线性和圆偏振光,导致双折射的变化通过单轴之间的可逆转换的偶氮苯生色团和随机状态。然而,响应时间慢。响应属性不仅少re-sponse密切相关属性的高分子材料,但也偶氮苯染料的电子性质。众所周知,电子推拉式偶氮苯染料显示更好的photoalignment属性与nonpush-pull类型偶氮苯染料。因此,在这项研究中,我们合成了两种推拉式偶氮苯染料,DcAz2Mc DR1Mc,探索它们的光响应特性实验和理论上。此外,布拉格反射带的转变与逆蛋白石调查电影与推拉式偶氮苯聚合物渗透。gydF4y2Ba

2。实验gydF4y2Ba

2.1。材料gydF4y2Ba

所有的化学品都从商业供应商和购买使用前未经纯化除非另有注明。DcAz2Mc、DR1Mc M6PBMe合成根据早些时候报道的方式gydF4y2Ba8gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba11gydF4y2Ba),经元素分析、红外光谱和核磁共振光谱方法。聚合物和共聚物的合成gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc),gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc),gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe),gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe),是由自由基聚合单体使用gydF4y2BaNgydF4y2Ba,gydF4y2BaNgydF4y2Ba^′gydF4y2Ba-azobis (isobutyronitrile)作为引发剂在60岁gydF4y2Ba^°gydF4y2Ba在二甲基甲酰胺C 48小时,其分子结构如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。分子量和分布是衡量凝胶渗透色谱法(GPC)和热性能研究了差示扫描量热法(DSC)。gydF4y2Ba

DR1McgydF4y2Ba:83年一下。gydF4y2Ba^°gydF4y2Ba肛交。calc. CgydF4y2Ba_17gydF4y2BaHgydF4y2Ba_19gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2BaNgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba:C, 62.82;H, 5.80;14.65 N,。发现:C, 62.85;H, 5.80;14.44 N,。gydF4y2Ba

DcAz2McgydF4y2Ba:135年一下。gydF4y2Ba^°gydF4y2Ba肛交。calc. CgydF4y2Ba_24gydF4y2BaHgydF4y2Ba_23gydF4y2BaOgydF4y2Ba_2gydF4y2BaNgydF4y2Ba_5gydF4y2Ba:C, 69.88;H, 5.38;16.98 N,。发现:C, 70.00;H, 5.73;16.93 N,。gydF4y2Ba

M6PBMegydF4y2Ba45:国会议员。gydF4y2Ba^°gydF4y2Ba肛交。calc. CgydF4y2Ba_24gydF4y2BaHgydF4y2Ba_28gydF4y2BaOgydF4y2Ba_6gydF4y2Ba7.23:66.64 C, H,。发现:66.51 C, H, 7.21。gydF4y2Ba

2.2。光化学性质gydF4y2Ba

光化学固态聚合物的分子取向行为是调查使用pump-probe方法(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。薄固体电影从四氢呋喃溶液由旋转涂布方法。一个基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba激光(雷射165 LGS作图,gydF4y2BaλgydF4y2Ba= 488海里,250 mW /厘米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)和氙灯(Ushio SX-UI500XQ)配备带通滤波器(gydF4y2BaλgydF4y2Ba= 500 - 600 nm)作为光源,和一个氦氖激光(633海里)作为探针光。聚合物的固体薄膜放置在两个交叉偏振的偏振方向偏振器被设置在一个角度45gydF4y2Ba^°gydF4y2Ba对抽运激光的偏振方向。透射光强度氦氖激光辐照下测量的线性或圆偏振的基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba激光。光诱导的双折射,ΔgydF4y2BangydF4y2Ba,估计gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba逆蛋白石是由相同的方法描述在我们以前的工作(gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。聚合物wereinfiltrated SiOgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba通过退火逆蛋白石的电影。SiO光学性质的变化gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba逆蛋白石/ azo-polymer复合电影探讨了通过测量reflectionspectra与海洋光学USB2000入射白光。反射光谱测量有/没有辐照的基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba激光或氙灯。gydF4y2Ba

2.3。计算gydF4y2Ba

DR1Mc的几何优化和DcAz2Mc进行了使用高斯98和B3LYP /我感觉gydF4y2Ba^{* *gydF4y2Ba}基础设置。偶极矩、长宽比和极化率也与相同级别的理论计算使用标准高斯98关键字“极”。每个双折射估计从极化率gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。Photresponse属性gydF4y2Ba

含氰基的组强electrowithdrawing集团之一,侧链型偶氮聚合物含氰基的集团,gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc),合成及其光响应be-havior与聚合物有根据DR1集团azo-side链,gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc)。分子量和玻璃化转变温度是8.8×10gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba和145年gydF4y2Ba^°gydF4y2BaCgydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc)和6.1×10gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba和122年gydF4y2Ba^°gydF4y2BaCgydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc),分别在表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

固体聚合物膜是由旋转涂布方法。电影的厚度估计光谱方法,152海里gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc)和172海里gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba分别(DR1Mc)。photo-orientation行为研究的基于“增大化现实”技术的线性偏振光照射gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba激光。的辐射波长488 nm与吸收带的峰值(gydF4y2BaλgydF4y2Bamax。,465年- - - - - -495 nm) of polymer films as can be seen in Table1gydF4y2Ba。当线性偏振光辐照到聚合物薄膜,单向地分子取向垂直入射光的偏振方向被确认为这两部电影gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc)和薄膜的光诱导双折射,ΔgydF4y2BangydF4y2Ba绘制在图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

的双折射gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc)分别为0.24和0.14,分别面向国家长时间照射后的线性偏振光。gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc)显示高双折射的gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc)。单轴取向的稳定状态是还研究了在黑暗条件下通过监测岔道辐照后透射光强度。Theoriented状态gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc)保存几个小时,gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc)无序灯关掉后3分钟内20%左右。因此,人们发现取向稳定性gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc)电影是优越的gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc)。另一方面,圆偏振光的辐照,面向两种聚合物是无序的状态。基于实验结果表明控制光响应特性,计算几何优化DR1Mc和DcAz2Mc分子进行计算以探索分子结构及其取向行为之间的关系。gydF4y2Ba

3.2。计算gydF4y2Ba

分子结构和电子结构计算的结果DR1Mc和DcAz2Mc分子图所示gydF4y2Ba3gydF4y2Ba。根据计算,DcAz2Mc和DR1Mc分子的偶极矩值是5.31和4.08,分别。DcAz2Mc有较大的偶极矩值为1.23比DR1Mc德拜。结果表明,dicyano电子撤回集团提供更强的电子推挽式偶氮苯染料性质,导致更大的偶极矩。因此,它应该预期DcAz2Mc可以进行更快速的顺反异构化和快速的光响应特性。另一方面,分子结构描述几何图形的偶极矩分布和比例。两个分子的偶极矩分布集中的gydF4y2BaxgydF4y2Ba设在(gydF4y2BaxgydF4y2Ba;gydF4y2BaygydF4y2Ba;gydF4y2BazgydF4y2Ba)坐标的高斯函数分布,纵横比(L / D) DcAz2Mc和DR1Mc,分别为2.7和2.3。这些结果表明,DcAz2Mc分子比DR1Mc更薄,略长的分子的形状,尽管偶氮苯染料在杆像分子形状。此外,分子的双折射计算分子极化率。密度为10gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba公斤/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba和一个定向排列顺序参数gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba0.7被认为的计算。DcAz2Mc的双折射和DR1Mc分别为0.58和0.43,分别。因此,光化学地快速和大DcAz2Mc双折射的变化可以解释的分子结构几何图形和固有光学特性。gydF4y2Ba

3.3。偶氮聚合物的渗透gydF4y2Ba逆蛋白石gydF4y2Ba

在聚合物渗透到逆蛋白石的过程,这些推拉式偶氮苯聚合物被发现有一个缺点缺乏流动性。由于聚合物通常是刚性由于其高Tg和高粘度与low-molar-mass材料。特别是,由于推拉电子分子间相互作用组代替染料被认为属性中缺乏流动性。这带来了一个限制渗透进每一个缺口的逆蛋白石电影甚至破坏二氧化硅逆蛋白石的渗透聚合物骨架在冷却高温融化的状态。gydF4y2Ba

此外,材料的使用含有更高的偶氮苯生色团con-tent可能导致不完整的光异构化在整个硅逆蛋白石和聚合物膜渗透,因为强烈的吸收入射光的光异构化的表面附近逆蛋白石的电影。因此,为了引起光敏反应的电影以及提供流动性,共聚物的共聚合成了DcAz2Mc或DR1Mc M6PBMe稀释的偶氮苯生色团的内容。gydF4y2Ba

在我们的研究中,5%的推拉式azo-group含有聚合物,gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe),是由自由基聚合。在图所示的结构gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。Tg的gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe) 45gydF4y2Ba^°gydF4y2BaC和41gydF4y2Ba^°gydF4y2BaC,分别如表所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba。photo-orientation行为研究与基于“增大化现实”技术进行线性偏振光照射gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba激光(488海里)。双折射的gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)分别corresp-onding在面向国家0.11和0.09,如图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。一点偶氮基也会导致照片内容取向的共聚物的电影,和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)显示了更高的双折射gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)。gydF4y2Ba

3.4。布喇格反射行为gydF4y2Ba

聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)容易渗透到逆蛋白石电影通过加热到融化的状态。布拉格反射乐队逆蛋白石电影测量冷却后,和他们的反射峰出现在701海里gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)和697海里gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba分别-M6PBMe)。布喇格反射的变化带照片辐照下探索。当基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba激光作为光源,没有观察到布拉格反射带的显著变化。假设狭隘的基于“增大化现实”技术的波长gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba激光(488海里),最大峰值对应的偶氮苯聚合物,引发部分光异构化只有在地表附近的电影。相比之下,照射的光波长从500到600海里与氙灯被发现导致布喇格反射带的变化。线性偏振光的氙气灯(500 - 600海里),反射带的山峰gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)和gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)分别转移到更长的波长区域18.5和14.5 nm照射1小时后如图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

DR1Mc DcAz2Mc,推拉式的偶氮苯组,准备和他们photo-orientational行为进行了比较。发现DcAz2Mc分子theo-retically和实验有利结构快速响应和取向行为比DR1Mc照片。逆蛋白石电影中渗透共聚物,布拉格反射乐队转移到长波长区域的照射下线性偏振光。这种转变宽度gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DcAz2Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)是更大的比gydF4y2Ba聚gydF4y2Ba(DR1Mc -gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba-M6PBMe)。gydF4y2Ba

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