液晶種類非常繁多，人們對液晶有著不同的劃分方法。 其中依其分子排列方式， 可分為層狀、 柱狀、膽固醇型和碟狀液晶等。
1 層狀液晶
層狀液晶又被稱為近晶相液晶， 是由棒狀液晶分子聚集構(gòu)成，形成層狀結(jié)構(gòu)。 層 與層之間結(jié)合能力較弱，容易滑動，但層內(nèi)結(jié)合能力較強(qiáng)，所以分子還是有序排列的。 Ruibin Hou于 2011 年合成了有 2 個膽固醇基團(tuán)的 1,3-二硫雜環(huán)戊二烯-2-硫酮 （ 1）， DSC 和 POM 共同初步確定了（ 1）是層狀液晶，并且進(jìn)行了 SAXS 實驗，由 X 射線衍射數(shù)據(jù)計算得到層厚為 4.95nm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于估計的分子長度（ 2.5nm），基本 呈二倍關(guān)系，所以預(yù)測分子結(jié)構(gòu)為雙分子層狀排列，其中 1,3-二硫雜環(huán)戊二烯-2–酮 部分發(fā)生交錯以填滿空隙。
2 柱狀液晶
柱狀液晶分子在空間上主要呈一維排列， 所有棒狀液晶分子會選擇某一方向作為 主軸并平行排列，而不像近晶相那樣具有分層結(jié)構(gòu). Lei Wang等人合成了一系列基于四硫富瓦烯的液晶分子（ 2） ，發(fā)現(xiàn)其在很寬 廣的溫度范圍內(nèi)甚至在室溫下呈柱狀相液晶。 對目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行 DSC 研究，其中柔性 鏈為六個碳和八個碳時沒有表現(xiàn)出液晶相，增長烷基鏈到 10、 12 碳時在熔融溫度下 能表現(xiàn)出柱狀液晶相。尤其是連有最長烷基鏈時可在 9-96℃的溫度范圍（包括室溫） 下表現(xiàn)出液晶相，并且根據(jù) POM， 1D WAXD 實驗結(jié)果表明這種液晶相是高度有序 的盤柱狀結(jié)構(gòu)，根據(jù) 1D WAXD 在低角區(qū)的衍射數(shù)據(jù)計算出 γ 并不是 60℃，所以考 慮其應(yīng)該是一種傾斜的柱狀結(jié)構(gòu)，對于非對稱盤狀液晶來說這是很常見的。其可溶于 常見的有機(jī)溶劑，這使得其可以溶液加工成薄膜。由于酯基吸電子基的存在使化合物 氧化電位都高于 TTF 本身。經(jīng)實驗測定連有最長烷基鏈時 HOMO 能級電位大概在 -5.37 和-5.39 之間，說明其是一種良好的 P 型有機(jī)半導(dǎo)體材料。另外其可在寬溫度范 圍下可表現(xiàn)出液晶相，并且具有良好的氧穩(wěn)定性，再加上 TTF 本身的光電特性，都 說明了目標(biāo)化合物將可能成為一種新型的光電材料。
3 膽固醇液晶
膽固醇液晶顧名思義，是液晶化合物中含有膽固醇衍生物。 膽固醇本身不具有液 晶性，但是當(dāng)其被碳酸或其他有機(jī)酸酯化后，以及羥基被鹵素取代后形成的衍生物則 具有了液晶性。 膽固醇通常具有手性， 膽固醇液晶材料呈現(xiàn)出特殊的螺旋狀結(jié)構(gòu)， 以 膽固醇液晶而言, 與指向矢的垂直方向分布的液晶分子, 由于其指向矢的不同, 就會 有不同的光學(xué)或是電學(xué)的差異, 也因此造就了不同的特性，比如具有圓偏光雙色性、 選擇性光散射等特性。 之前介紹過的 Ruibin Hou等人于 2011 年合成的化合物（ 1） ， 通過 X 射線衍 射進(jìn)行了研究， 60℃在小角區(qū)出現(xiàn)三個峰，目標(biāo)產(chǎn)物是一種 2D 六方柱狀相。通過計 算得出每個橫截面由 8 個分子， 16 個膽固醇鏈圍繞在其周圍近似成球狀。 從熔融態(tài) 降溫，首先出現(xiàn)的是膽固醇型液晶，繼續(xù)降溫到 75.5℃時出， POM 下出現(xiàn)了典型的 馬賽克紋理，膽固醇相相變成柱狀相。
4 碟型液晶 碟型液晶是由高對稱性分子重疊形成的向列型聚集體， 針對于液晶單元來說, 它 長的像碟狀,故稱其為碟型分子。 1998 年 Richard A. Bissell等人合成了一種基于四硫富瓦烯的碟狀液晶分子 （ 3） ，研究發(fā)現(xiàn)其可在室溫至 64.7℃范圍內(nèi)呈現(xiàn)碟型液晶。 作者通過對 BPhDT-TTF 晶核的力場計算和相關(guān)化合物的晶體結(jié)構(gòu)研究表明，化合物（ 3）采用的應(yīng)是一種椅 式結(jié)構(gòu)，這種椅式結(jié)構(gòu)使其更易形成棒狀結(jié)構(gòu)而非盤狀。并且利用了多種電極對目標(biāo) 產(chǎn)物的直流、交流電響應(yīng)做了研究。直流電研究表明目標(biāo)產(chǎn)物可對外加電壓作出線性 響應(yīng)，符合歐姆定則。如同預(yù)想的那樣，交流電實驗電導(dǎo)率非常低，其受到痕量摻雜 物影響。當(dāng)目標(biāo)產(chǎn)物與 2 mol %五氯化銻進(jìn)行 P 摻雜時，其釋放出的陽離子濃度時 10^20 cm-3。但交流電導(dǎo)率只提高了 10-11~10-6 s·cm-1。這對于常見盤狀物摻雜來說是非常低 的，原因還不是很明確，可能是因為陽離子發(fā)生了高度局域化或者被反離子牽制，也 有可能是因為陽離子與中性分子尺寸的差別導(dǎo)致了大面積的晶格扭曲等。作者解決了 這個問題，并生產(chǎn)出電導(dǎo)率更高的四硫富瓦烯衍生物，這種類型液晶即可進(jìn)行電荷傳 輸也可進(jìn)行離子傳輸，可應(yīng)用于光電傳感器、發(fā)光二極管、電子照相等領(lǐng)域。
化學(xué)慧定制合成事業(yè)部摘錄
