新的大环介晶基元的开发对于液晶功能材料的发展具有重要的意义。合理利用大环化合物的结构稳定性和优异的超分子组装能力有利于材料液晶行为和手性的调控。早期关于大环液晶的报道主要是由大环寡醚或对环芳烃组成的构象柔性的介晶基元。随后，更多的大环化合物被用于构建介晶基元，包括但不限于苯乙炔大环、席夫碱大环、卟啉、菲咯啉、酞菁、环肽、冠醚、环糊精、杯芳烃和柱芳烃。具体来说，这些用于构建大环液晶的大环化合物具有以下共性和优点：首先，形状持久的大环骨架可以为材料提供各向异性和稳定的液晶相，从而产生宽的液晶温度范围和丰富的液晶相；其次，这些大环化合物通常可以容纳客体分子。理论上，利用主客体相互作用来调节所获得的液晶行为是可行的，因此大环化合物是制备具有性能可调的液晶材料的理想构筑单元。柱芳烃由于其独特的对称刚性柱状结构、易于合成、多位点和选择性位点修饰特性以及出色的主客体识别能力，在构建具有新特性和新功能的大环液晶体系方面具有巨大的潜力。![]()
图1. 基于不同柱芳烃衍生物介晶基元的液晶及超分子自组装诱导的手性放大的示意图基于此，本工作提出了通过基于柱芳烃的多位点选择性修饰来制备具有特定液晶行为的大环液晶材料并通过超分子自组装实现了液晶体系的手性放大(图1)。作者通过醛胺缩合反应将胆固醇基团连接到柱芳烃上，分别合成了单官能化柱[5]芳烃P5-Chol和双官能化柱[5]芳烃Chol-P5-Chol。P5-Chol自组装形成具有手性的层状相溶致液晶，而Chol-P5-Chol则表现出胆甾相的热致液晶行为(图2、3)。这是由于不同数量胆固醇基团的范德华相互作用强度的不同以及柱芳烃的拓扑结构的不同导致介晶基元的堆积模式发生变化，从而使得P5-Chol和Chol-P5-Chol展现出不同的液晶行为(图4)。并且，这两种具有基于柱芳烃的介晶基元均通过超分子自组装形成手性液晶实现了手性放大(图5)。利用该体系中热致液晶和溶致液晶的特性，作者开发了一种可以编码温度依赖性信息的加密系统(图6)。该工作不仅为开发先进的可调手性液晶材料提供了一种独特的策略，而且丰富了液晶材料在信息安全领域的应用。![]()
图2. 不同浓度的P5-Chol的POM图像：(a) 5.00 mM; (b) 10.0 mM; (c) 50.0 mM; (d) 70.0 mM![]()
图3. 不同温度下的Chol-P5-Chol的POM图像：(a) 25.0 ℃; (b) 188 ℃; (c) 222 ℃; (d) 250 ℃; (e) 270 ℃; (f) 295 ℃![]()
图4. 基于P5-Chol和Chol-P5-Chol的液晶类型和堆积模式示意图![]()
图5. P5-Chol和Chol-P5-Chol的圆二色光谱和自组装模式研究![]()
图6. 基于P5-Chol和Chol-P5-Chol的手性液晶在信息加密领域的应用该成果以“Chiral liquid crystals based on pillararene and supramolecular self-assembly-induced chirality amplification”为题，最新在线发表于Science China Chemistry上（doi: 10.1007/s11426-024-2202-3）。论文第一作者为太原理工大学博士研究生梁必聪，通讯作者为太原理工大学王丕副教授和山西大学夏丹玉副教授。扫描二维码或点击左下角“阅读原文”可查阅全文。
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王丕，太原理工大学副教授，硕士生导师。2016年6月于浙江大学获得理学博士学位，导师为黄飞鹤教授，2014年于澳大利亚新南威尔士大学进行博士研究生联合培养。目前主要研究方向为荧光超分子聚合物的设计合成及性能研究，以一作/通讯在Sci. China Chem.、Org. Lett.、Chem. Commun.、Inorg. Chem.、Macromolecules、Polym. Chem.等学术期刊发表论文30余篇，主持国家青年科学基金、山西省青年面上基金项目和面上项目。![]()
夏丹玉，山西大学副教授，硕士生导师。2017年毕业于浙江大学化学系，获理学博士学位，导师为黄飞鹤教授。目前主要研究方向为超分子自组装、荧光超分子材料和液晶材料，在Chem. Rev.、Aggregate、Macromolecules、Org. Lett.、Inorg. Chem. Front.、Chem. Commun.、Polym. Chem.等学术期刊发表论文40余篇，主持国家自然科学青年基金、山西省面上青年基金项目以及山西省自然科学研究面上项目。【扩展阅读】
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