[發(fā)明專利]基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地帶隙可調(diào)制的膽甾型液晶微滴及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110243437.8
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN115011359B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王京霞;尚園園;江雷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號: G01N21/78
• 分類號: G01N21/78;C09K19/36;C09K19/58
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 鄒歡

本發(fā)明公開一種基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地帶隙可調(diào)制的膽甾型液晶微滴，該微滴的中心點(diǎn)反射顏色為橙黃色；所述微滴為通過包含反應(yīng)性手性摻雜劑、可光聚合單體、非反應(yīng)性液晶分子和光引發(fā)劑的原料經(jīng)光聚合得到；且所述反應(yīng)性手性摻雜劑經(jīng)所述光聚合反應(yīng)后通過化學(xué)鍵存在于所述微滴的結(jié)構(gòu)中。可在分子萃取和溶劑溶脹同時共同作用下，來調(diào)節(jié)該膽甾型液晶微滴的帶隙。也即，該膽甾型液晶微滴具有很好的可調(diào)節(jié)帶隙的條件，同時，該膽甾型液晶微滴能夠在多種溶劑中顯示顏色，且可以在多種有機(jī)溶劑中多次循環(huán)交替浸泡，顯示相對應(yīng)地中心點(diǎn)反射顏色，因此可用于復(fù)雜有機(jī)環(huán)境的檢測。本發(fā)明還公開了該膽甾型液晶微滴的制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及膽甾型液晶微滴的外場刺激響應(yīng)性領(lǐng)域。更具體地，涉及一種基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地帶隙可調(diào)制的膽甾型液晶微滴及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

當(dāng)手性摻雜劑溶解在向列液晶中時，分子的指向矢將沿著垂直于指向矢的軸周期性旋轉(zhuǎn)，形成膽甾型液晶(CLC)的螺旋超結(jié)構(gòu)。由于CLC的雙折射，螺旋超結(jié)構(gòu)具有沿螺旋軸的折射率的周期性調(diào)制。因此，沿垂直于指向矢的螺旋軸的CLC呈現(xiàn)出1D的光子帶隙(PBG)。反射波長表示為λ＝P·n·cosθ，P是螺旋螺距，即，向列指向矢的360°螺旋旋轉(zhuǎn)，n是平均折射率，θ是光傳播方向與螺旋軸之間的夾角。在保持手性摻雜劑的濃度和類型不變時，可以使用外部刺激(例如磁場、電場、光、溫度、溶劑)來調(diào)整CLC的螺距，從而改變PBG的位置和CLC的反射顏色。

CLC通常被制備為平面膜、具有球形結(jié)構(gòu)的液滴或膠囊。在平面膜中，cosθ是λ的角度依賴性的原因，其將λ移動到較短波長值。而在球形結(jié)構(gòu)中，cosθ對λ值的影響將由于徑向構(gòu)型中的螺旋軸的球形限制而受到抑制，這導(dǎo)致非常低的視角依懶性色移。換句話說，球形對稱性結(jié)構(gòu)提供了中心反射波長與光傳播方向和螺旋軸之間的夾角無關(guān)的獨(dú)特的光學(xué)現(xiàn)象。球形CLC已在傳感器，顯示器，安全標(biāo)簽，生物醫(yī)學(xué)和激光諧振器的許多光學(xué)應(yīng)用中得到應(yīng)用。

目前，在已有的CLC微滴溶劑響應(yīng)研究中，還沒有能夠?qū)崿F(xiàn)基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地CLC微滴制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于提供一種基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地帶隙可調(diào)制的膽甾型液晶(CLC)微滴，可在分子萃取和溶劑溶脹同時共同作用下，來調(diào)節(jié)該膽甾型液晶微滴的帶隙。也即，該膽甾型液晶微滴具有很好的可調(diào)節(jié)帶隙的條件，同時，該膽甾型液晶微滴能夠在多種溶劑中顯示顏色，并且可以在多種有機(jī)溶劑中多次循環(huán)交替浸泡，顯示相對應(yīng)地中心點(diǎn)反射顏色，因此可用于復(fù)雜有機(jī)環(huán)境的檢測。

本申請中的同時分子萃取和溶劑溶脹來調(diào)節(jié)帶隙，相對于現(xiàn)有技術(shù)中只溶脹來調(diào)節(jié)帶隙，優(yōu)點(diǎn)是制備樣品的方法簡單，省去了分子萃取這一單獨(dú)地步驟。對得到的結(jié)果而言，由于無光子交叉通訊，只有中心點(diǎn)反射，在應(yīng)用于復(fù)雜有機(jī)溶劑中時，只需要觀察中心點(diǎn)顏色即可，分析帶隙位置更加直接、簡單。

本發(fā)明的第二個目的在于提供一種基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地帶隙可調(diào)制的膽甾型液晶微滴的制備方法。

本發(fā)明的第三個目的在于提供一種調(diào)節(jié)膽甾型液晶微滴的帶隙的方法。

本發(fā)明的第四個目的在于提供一種基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地帶隙可調(diào)制的膽甾型液晶微滴的應(yīng)用。

為達(dá)到上述第一個目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種基于分子萃取和溶劑溶脹同時作用地帶隙可調(diào)制的膽甾型液晶微滴，所述微滴的中心點(diǎn)反射顏色為橙黃色；

所述微滴為通過包含反應(yīng)性手性摻雜劑、可光聚合單體、非反應(yīng)性液晶分子和光引發(fā)劑的原料經(jīng)光聚合得到；且所述反應(yīng)性手性摻雜劑經(jīng)所述光聚合反應(yīng)后通過化學(xué)鍵存在于所述微滴的結(jié)構(gòu)中。

進(jìn)一步地，所述微滴的粒徑為92-149μm。

進(jìn)一步地，所述反應(yīng)性手性摻雜劑選自手性摻雜劑LC?756。