Квазикристаллы - это супрамолекулярные агрегаты, проявляющие как кристаллические (твердые) свойства, так и аморфные, подобные жидкости свойства.
Самоорганизующиеся структуры называют «квазикристаллы» первоначально были описаны в 1978 г. израильской ученого Valeri А. Кронгауз из Института Вейцмана , в Nature статье, Квази-кристаллы из облученных фотохромных красителей в приложенных электрическое поле . [1]
В своей статье 1978 года Кронгауз ввел термин «квазикристаллы» для новых самоорганизованных коллоидных частиц. Квазикристаллы представляют собой супрамолекулярные агрегаты, проявляющие как кристаллические свойства, например, брэгговское рассеяние , так и аморфные, похожие на жидкость свойства, то есть каплевидные формы, текучесть, растяжимость и эластичность в электрическом поле. Супрамолекулярные квазикристаллы образуются в фотохимической реакции путем воздействия УФ-излучения на растворы фотохромных молекул спиропирана . Ультрафиолетовый свет вызывает превращение спиропиранов в молекулы мероцианина , которые проявляют электрические дипольные моменты . (см. схему 1). Квазикристаллы имеют внешнюю форму субмикронных глобул, а их внутренняя структура состоит из кристаллов, окруженных аморфным веществом (см. Рис. 1). Кристаллы образованы самоорганизующимися стопками мероцианиновых молекулярных диполей, выстраивающихся параллельно, в то время как аморфные оболочки состоят из тех же мероцианиновых диполей, выровненных антипараллельно (рис. 1, схема 2). [2] [3] [4] В приложенном электростатическом поле квазикристаллы образуют макроскопические нити, демонстрирующие линейный оптический дихроизм . [1] [5]
Позднее Кронгауз описал необычные фазовые переходы молекул, состоящих из мезогенных и спиропирановых фрагментов, которые он назвал «квазижидкими кристаллами». Микрофотография их мезофазы появилась на обложке журнала Nature в 1984 году «Квазижидкие кристаллы». [6] Исследование самоорганизованных систем спиропиран-мероцианин, включая макромолекулы (см., Например, рис. 2), продолжалось на протяжении многих лет. [7] [8] [9] [10] [11]
Эти исследования привели к открытию необычных и практически значимых явлений. Таким образом, в электростатическом поле квазикристаллы и квазижидкие кристаллы проявляют нелинейные оптические свойства 2-го порядка. [12] [13] [14]
Возможные применения этих удивительных материалов описаны и запатентованы. [15] [16] [17]
Работа над спиропираном-мероцианиновыми самостоятельных узлами в настоящее время продолжается в нескольких лабораториях. [18]
Рекомендации
- ^ а б В. А. Кронгауз; ES Goldburt (5 января 1978 г.). «Квазикристаллы из облученных фотохромных красителей в приложенном электрическом поле» . Природа . 271 (5640): 43–45. Bibcode : 1978Natur.271 ... 40V . DOI : 10.1038 / 271040b0 . Проверено 24 апреля 2014 года .
- ^ В.А. Кронгауз; С. Н. Фишман; ES Goldburt (1978). «Квазикристаллы. Рост из фотохромных спиропиранов при облучении в постоянном электрическом поле». J. Phys. Chem . 82 (23): 2469–74. DOI : 10.1021 / j100512a004 .
- ^ В.А. Кронгауз (1979). «Квазикристаллы». Израильский химический журнал . 18 (3–4): 304–11. DOI : 10.1002 / ijch.197900047 .
- ^ В.А. Кронгауз (1979). «Квазикристаллы, произведенные коллоидными фотохромными красителями в прикладном электрическом поле». В Б. Р. Дженнингсе (ред.). Электрооптика и диэлектрики макромолекул и коллоидов . Springer США. С. 329–36. DOI : 10.1007 / 978-1-4684-3497-2_35 . ISBN 978-1-4684-3497-2.
- ^ В.А. Кронгауз; Паршуткин А.А. (май 1972 г.). «Влияние электрического поля на фотохромизм спиропиранов. Дипольная кристаллизация красителя по силовым линиям». Фотохимия и фотобиология . 15 (5): 503–07. DOI : 10.1111 / j.1751-1097.1972.tb06261.x .
- ^ В.А. Кронгауз; Ф. Шварцман (14 июня 1984 г.). «Квазижидкие кристаллы». Природа . 309 (5969): 608–11. Bibcode : 1984Natur.309..608S . DOI : 10.1038 / 309608a0 .
- ^ а б Т. Висмонцкий - Knittel; В.А. Кронгауз (ноябрь 1985 г.). «Самосборка спиропирановых полимеров путем кристаллизации застежки-молнии». Макромолекулы . 18 (11): 2124–26. Bibcode : 1985MaMol..18.2124W . DOI : 10.1021 / ma00153a009 .
- ^ В.А. Кронгауз; Ф.П. Шварцман; IR Cabrera; А.Л. Вайс; EJ Wachtel (1985). «Исследование квазижидкокристаллической структуры». J. Phys. Chem . 89 (18): 3941–46. DOI : 10.1021 / j100264a037 .
- ^ И. Кабрера; В.А. Кронгауз (9 апреля 1987 г.). «Динамическое упорядочение агрегированных мезоморфных макромолекул». Природа . 326 (362): 582–85. Bibcode : 1987Natur.326..582C . DOI : 10.1038 / 326582a0 .
- ^ И. Кабрера; В.А. Кронгауз; Х. Рингсдорф (ноябрь 1987 г.). «Фото- и термохромные жидкокристаллические полисилоксаны». Энгью. Chem. Int. Эд. Англ . 26 (11): 1178–80. DOI : 10.1002 / anie.198711781 .
- ^ В.А. Кронгауз (1992). CB McArdle (ред.). Фотохромные жидкокристаллические полимеры в прикладных фотохромных полимерных системах . Нью-Йорк: Springer Science, Blackie & Son Ltd., стр. 121–71. ISBN 9780412029714.
- ^ В.А. Кронгауз; Г. Р. Мередит; DJ Williams; С. Н. Фишман; ES Goldburt (1983). «Оптическое удвоение частоты и внутренняя структура квазикристаллов». J. Phys. Chem . 87 (10): 1697–701. DOI : 10.1021 / j100233a012 .
- ^ В.А. Кронгауз; Г. Р. Мередит; DJ Williams; С. Н. Фишман; ES Goldburt (1983). «6». В DJ Williams (ред.). Нелинейные среды второго порядка из квазикристаллов спиропиран-мероцианина в нелинейных оптических свойствах органических и полимерных материалов . Серия симпозиумов ACS. 233 . Американское химическое общество. С. 135–52. DOI : 10.1021 / Б.К.-1983-0233.ch006 . ISBN 9780841208025.
- ^ В.А. Кронгауз; Х. Сюн; Чт. Расцветка; YR Shen; Ф.П. Шварцман; И. Кабрера (1987). «Полярное упорядочение квазижидких кристаллов - исследование генерации второй оптической гармоники». J. Chem. Phys . 87 (5): 3127. Bibcode : 1987JChPh..87.3127H . DOI : 10.1063 / 1.453050 . hdl : 2066/92707 .
- ^ Г. Беркович; В.А. Кронгауз; В. Вайс (2000). «Спиропираны и спирооксазины для воспоминаний и переключений». Chem. Ред . 100 (5): 1741–54. DOI : 10.1021 / cr9800715 . PMID 11777418 .
- ^ A Lapsed US4405733 A , Дэвид Дж. Уильямс, Джеральд Р. Мередит, Джордж Р. Олин, «Композитный квазикристаллический материал», опубликованный 1983-9-20, передан Xerox Corporation
- ^ Задержанная US4927917 , Валерий А. Кронгауз, Феликс П. Шварцман, "Квази-жидкие кристаллы", опубликованная 1990-5-22, назначены Yeda Research And Development Co., Ltd.
- ^ Р. Клайн (2014). «Динамические материалы на основе спиропирана» . Chem. Soc. Ред . 43 (1): 148–84. DOI : 10.1039 / C3CS60181A . PMID 23979515 . Проверено 26 апреля 2014 года .