Wege zu flüssigkristallinen Phasen mit mehrfarbiger Parkettierung

Abstract

Niedermolekulare polyphile Blockmoleküle, bei denen chemisch zueinander inkompatible Segmente kovalent miteinander verknüpft sind, haben sich durch ihre Fähigkeit, neuartige komplexe Mesophasenstrukturen auszubilden, in den letzten Jahren zu einem interessanten Gebiet innerhalb der Flüssigkristallforschung entwickelt. Eine wichtige Klasse bilden dabei kalamitische Bolaamphiphile, die einen flexiblen lateralen Substituenten tragen. Die in derartigen Verbindungen realisierte Kombination von Amphiphilie und Formanisotropie führt zu neuartigen Mesophasen mit außergewöhnlich komplexen Strukturen. Die vorliegende Arbeit umfasst die Synthese neuer polyphiler, niedermolekularer Blockmoleküle, bei denen an gegenüberliegenden Seiten eines bolaamphiphilen Grundgerüstes zwei Substituenten unterschiedlicher chemischer Natur fixiert wurden. Die flüssigkristallinen Eigenschaften wurden eingehend mittels Polarisationsmikroskopie, Differentialkalorimetrie und röntgenographischer Methoden charakterisiert. Um zu einem grundlegenden Verständnis des Aggregationsverhaltens dieser polyphilen Blockmoleküle zu gelangen, wurde in einem systematischen Ansatz die Größe der lateralen Substituenten als auch deren chemische Natur (Alkyl-, Perfluoralkyl- und Carbosilansegmente) variiert. Die synthetisierten Verbindungen zeigen eine große Vielfalt neuer komplexer Mesophasen. Von besonderem Interesse sind dabei die in den kolumnaren Phasen mit Zylinderstrukturen auftretende Konkurrenz von intra- und interkolumnarer Segregation, Zylinderstrukturen, die sich als mehrfarbige Parkettierung der Ebene beschreiben lassen sowie Anordnungen von Riesenzylindern mit außergewöhnlichen Formen und komplexen Überstrukturen.

Polyphilic low molecular weight block molecules, in which chemically incompatible units are fixed covalently, have become a field of increased interest within liquid crystal research in the last few years due to their ability to form novel complex superstructures. An important class of such compounds represent calamitic bolaamphiphiles with flexible lateral chains. The combination of amphiphilic self-organization and shape anisotropy leads to the formation of novel mesophases with extraordinary complex structures. The subject of this work is the synthesis of novel polyphilic low molecular weight block molecules, in which two substituents of different chemical nature were fixed at opposite sides of a bolaamphiphilic structure. The liquid crystalline properties were characterized by means of polarizing microscopy, differential scanning calorimetry and X-ray scattering. To gain fundamental knowledge about the aggregation behaviour of these polyphilic block molecules the size of the lateral substituents as well as their chemical nature (alkyl, perfluoroalkyl and carbosilane segments) was changed in a systematic approach. The synthesized compounds show a wide variety of new complex mesophases. Of particular interest are: columnar phases with cylinder structures (intra- vs. intercolumnar segregation), cylinder structures which can be described as multicolour tilings and giant cylinder structures with extraordinary shapes and complex superstructures.