[發明專利]一種通過建立QSAR模型預測液晶分子雙折射率的方法

在審

• 申請號: 202110801906.3
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113506598A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 韓娜;姜雪松;邵光強;王寧;牟霖蕾;史晨笛
• 申請（專利權）人: 中節能萬潤股份有限公司
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00
• 代理公司: 北京中創博騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11636
• 代理人: 李艷艷

本發明涉及一種通過建立QSAR模型預測液晶分子雙折射率的方法，包括以下步驟：建立一個包含待預測液晶分子中相應結構的數據集；使用gaussview軟件構建數據集中每個化合物的初始結構，使用gaussian 09優化結構；使用dragon 7軟件計算描述符；使用QSARINS軟件篩選描述符，輸入雙折射率實驗數據；數據集中的液晶分子按照6:1拆分為訓練集和驗證集；使用QSARINS軟件逐步回歸分析，建立多元線性關系模型；獲得回歸方程；對模型進行應用。可快速高效地預測液晶分子的雙折射率，成本低廉、簡便快速，減少化學合成及測試所消耗的人力、物力、財力及時間。

技術領域

本發明涉及一種通過建立QSAR模型預測液晶分子雙折射率的方法，屬于顯示技術領域。

背景技術

液晶，即液態的晶體，既有液體的流動性，又有晶態物質分子各向異性有序排列的性質。在電場的作用下，液晶分子的排列會發生變化，使外光源的透過率發生改變，從而影響到液晶的光學性質。利用液晶的這種電光效應，可以實現液晶顯示。

液晶是一種各向異性的物質，光在液晶中傳播時會發生雙折射，對應的參數為雙折射率。近年來，隨著液晶光學器件的快速發展和三維顯示等新興技術的牽引，高雙折射率液晶材料的研究已經成為了液晶領域的研究熱點。高雙折射率有利于快速響應，減少器件厚度，增加光散射，提高顯示對比度。可用于立體顯示技術、可變焦透鏡、液晶光學器件、高速光纖通訊、高頻器件的微波組件、相位調制器、電子束調向天線、相控陣天線、激光控制器、可調太赫茲玻片、可調諧濾波器、全息攝影術、高對比度PDLC。

液晶的雙折射率與其分子結構密切相關。延長分子中π電子共軛體系的長度，有利于提高液晶分子的雙折射率。苯環、炔基、異硫氰基等基團可以延長分子的共軛長度提高雙折射率，含有這些結構往往粘度大、熔點高，增加側位氟取代可以加寬液晶分子的寬度，分子內部緊密程度變差，降低粘度、熔點，增加向列相范圍。使用環己環代替苯環，可以減少分子堆積作用，有利于消除近晶相。

合成含有上述結構如苯環、炔基、異硫氰基、氟基、環己環等高雙折射率的液晶分子耗時長、成本高。發展非實驗方法提供雙折射率，減少或替代相關實驗以降低實驗費用變得十分必要。利用計算技術可以快速獲取液晶分子雙折射率，縮短開發過程，提高效率，降低成本，節省合成及測試所需的人力、物力、財力。搜集液晶分子結構信息與雙折射率的實驗數據，建立QSAR模型，確認定量關系，將雙折射率與描述符的關系用明確的數學表達式呈現出來。利用所建模型可以預測新結構的雙折射率，也為設計液晶分子結構提供理論依據。經檢索，通過建立QSAR模型預測液晶分子雙折射率的方法未見報道。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種基于QSAR模型簡單快捷預測液晶分子雙折射率的方法，該模型內部驗證穩定，外部預測能力強，根據液晶分子的結構能夠有效預測其雙折射率，為指導合成新化合物提供理論依據。

通過查閱文獻，搜集實驗數據，建立了一個包含100種液晶分子的數據集。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種通過建立QSAR模型預測液晶分子雙折射率的方法，包括以下步驟：

步驟1，通過查閱各類文獻，搜集實驗數據，排查重復數據，建立一個包含待預測液晶分子中相應結構的數據集；

步驟2，使用gaussview軟件構建數據集中每個化合物的初始結構，使用gaussian09優化結構；

步驟3，使用dragon 7軟件計算描述符；

步驟4，使用QSARINS軟件篩選描述符，輸入雙折射率實驗數據；

步驟5，數據集中的液晶分子按照6:1拆分為訓練集和驗證集，訓練集用于構建預測模型，驗證集用于評估模型的外部預測能力；

步驟6，以步驟4篩選得到的描述符為自變量，液晶分子雙折射率為因變量，使用QSARINS軟件逐步回歸分析，建立多元線性關系模型；