우리는 기꺼이 지원 그랜트, ERC-2012-StG_20111012 FOLDHALO (보조금 계약 번호 307108)에서 인정합니다.

참고: 반응 질소 분위기에서 유리 오븐 건조에 실행 되었다. 각 화학 물질의 MSDS에 설명 된 안전 조치를 따르십시오.
1. 1-알 킬-3-methylimidazolium 요오드 화물 소금 (1 m, 그림 3)의 합성
<ol><li>질소 유입으로 환류 콘덴서 장착 3 목, 둥근 바닥 플라스 크에 온도계, 자석 교 반 바, 그리고 난방 기름 목욕, 1.5 g (0.018 몰, 1 equiv) 갓 소 주 1의 분해-메 틸-이미 및 1.3 1-iodoalkane (체인 길이 C2 ~ C12) 이기의 10 ml에서의 equiv.</li>
	<li>질소 분위기에서 하룻밤 역류 (75-80 ° C의 내부 온도)를 반응 혼합물이 열 하 고 실 온으로 혼합물을 냉각.</li>
	<li>회전 증발 기를 사용 하 여 50 ° C에서 감압 아래 결과 혼합물에서 휘발성 물질을 제거 합니다. 참고: Imidazolium 소금 매우 검 습기이 고 그들은 신속 하 게 공기에서 물을 흡수. 따라서, a desiccator 사용까지 그들을 저장 하는 것이 좋습니다.</li>
</ol>2. 1 m • 2 n XB 단지의 합성
<ol><li>
절차 1: (1-2 • 2-8 그림1에서)에 솔루션에서
	<ol>
<li>솔루션 1-에틸-3-methylimidazolium 요오드 화물의 준비 (1-2 MW = 238.07 g/mol)의 이기의 0.5 mL에 1-2 50 mg (0.21 mmol, 1 equiv)을 용 해 하 여.</li>
		<li>Perfluorooctyl 요오드 화물의 솔루션을 준비 (2-8, MW = 545.96 g/mol) 2-8 0.5 mL에 이기의 229 mg (0.42 mmol, 2 equiv)을 용 해 하 여.</li>
		<li>된 유리병에 두 솔루션을 혼합 하 고 파라핀 기름으로 채워진 항아리에 유리병을 유지.</li>
		<li>실 온에서 파라핀 기름에서 천천히 확산 용 매 하자. 기간 후에 3에서 7 일에 이르기까지, 좋은-품질 단일 결정 x 선 회절 분석에 적합 획득 했다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
절차 2: 용 해 방법론 참고:이 방법론에는 iodoperfluoroalkanes의 변동에 대 한 완화 하는 공기 밀폐 시스템을 필요 합니다.<ol>
<li>각 1-알 킬-3-methylimidazolium 요오드 화물을 혼합 (1m) 명확한 붕 규 산 유리 유리병에 1:2 어 금 니 비율에서 (2n) 적절 한 iodoperfluoroalkanes 갖추고 자석 교 반 바.</li>
		<li>유리병을 닫고 활발 한 감동에서 기름 목욕에 넣어.</li>
		<li>15 분 뜨거운 접시를 사용 하 여 70 ° C에가 열 후 상 온으로 혼합 냉각.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 1H와 19F NMR 실험
참고: 1H NMR 및 19F NMR 스펙트럼에 NMR 분 광 계 1H 499.78 MHz와 19F, 470.21 MHz에서 작동 하 고 용 매로 CDCl3 를 사용 하 여 25 ° C에서 기록 되었다. TMS와 CFCl3 는 각각 1H NMR 및 19F NMR에 화학 변화를 보정을 위한 내부 표준으로 사용 되었다. 수소와 불 소 핵을 포함 하는 Bis-(2,2,2-trifluoroethyl) 에테르는 1m 및 2-n에 cocrystals 사이의 비율을 설정 하기 위한 내부 표준으로 사용 되었다.
<ol><li>
NMR 스펙트럼 분석 및 교정에 대 한 샘플의 준비
	<ol>
<li>CDCl30.5 mL에 각 복잡 한 1 m • 2-n의 약 10 mg을 디졸브.</li>
		<li>2,2,2-trifluoroethyl 에테르는 micropipette를 사용 하 여의 1 µ L를 추가 합니다.</li>
		<li>샘플 잠금, 표 1, 및 기록 1H 19F NMR 동일한 동작 조건에서 운영 하기 위하여, 자석에서 NMR 튜브를 제거 하지 않고 연속 스펙트럼을 보고 인수 매개 변수를 설정 합니다.</li>
		<li>그래서 통합 매개 변수 보정 bis(2,2,2-trifluoroethyl) 에테르의 1H NMR 스펙트럼은 채널2O 사중주에 (δ 4.3 ppm =) 해당 4, 19F NMR 스펙트럼에 CF3 세 개 (δ = −74.5 ppm)의 2,2,2- trifluoroethyl 에테르 6에 해당합니다.</li>
		<li>-CF2의 비율을 계산-난 신호 영역 2n에서 파생 (δ = 19F NMR 스펙트럼에서 −61.2 ppm)와 채널3 신호 지역 1에서 파생-m (δ ≈ 1H NMR 스펙트럼에서 4.0 ppm)에 2-n 1사이의 비율을 평가-각 단지에서 m.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. 뜨거운 무대에 대 한 샘플의 준비 편광 광학 현미경 (POM)
<ol><li>Supramolecular 복잡 한 1의 주걱 팁 금액을 배치 하 여 샘플의 얇은 레이어를 준비-m• 2-n 2 개의 마이크로 커버 안경 (18 x 18 mm) 사이.</li>
	<li>두 명의 교차 편광판 사이 뜨거운 무대에서 샘플을 놓고 녹기 샘플이 열 합니다.</li>
	<li>상전이 증진 하기 위해 반복적인된가 열/냉각 사이클에 샘플을 제출 합니다. 결정 및 액체 크리스탈 단계 편광된 빛 밝기 및 색상 그라디언트, 등방성 단계 어두운 나타납니다 동안 이어지는 상호 작용할 것 이다.</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

우리는 간단 하 고 다재 다능 한 프로토콜 XB 불 ILCs mesomorphicity [CnF2n + 1-I∙∙∙I∙∙∙I-CnF2n + 1] supramolecular 음이온에 의해 구동의 합성에 대 한 보고가-.
그것은 잘 설립 1-알 킬-3-methylimidazolium 소금에 따라 이온 액체 액체 크리스탈 행동을 전시 수 있습니다. 그러나, 어떤 음이온, 아니 mesophases 12 탄소 원자 보다 짧은 알 킬 사슬 화합물에 대 한 관찰 되었다. 따라서, 보고 자료의 가장 눈에 띄는 점은 이방성의 XB 음이온 mesophase 형성을 결정 하는 것. 사실, XB의 엄격한 기하학적 제약 조건을 부과 intermolecular 상호 작용은 C의 확장에 따라 발생 하는 것-난 180 °에 가까운 각도와 시그마 구멍에 본드. 요오드 화물 음이온 bidentate XB 수락자, 바인딩 두 perfluorinated 모듈 중앙 요오드 화물 음이온 주위 선형 배열을 보여 주는 역할을 합니다. 또한, 사실 perfluoroalkyl 체인 동등한 HC 체인, 보다 엄격한 그리고 1, 3 삭제 CF2 그룹9,52, 사이 반발 작용 때문에 꼬인된 나선형 구조를 채택은 추가의 생성에 기여 엄밀한, 막대와 같은 superanions입니다.
이 완벽 하 게 iodoperfluorodecane (2-10)을 포함 하는 단지 전은 더 이방성 iodoperfluorooctane (2-8)를 포함 하는 것 보다 더 높은 전환 온도 표시 관찰 동의 합니다. 또한, fluoroalkanes 플레이트 단계로 팩의 알려진된 경향45,53 SmB 및 SmA 단계의 획득을 결정 합니다.
Superfluorinated ILCs이이 종이에서 보고 처음으로 ILCs imidazolium 소금에 따라 건설에 XB의 응용 프로그램을 보여 줍니다. 정확한 supramolecular 디자인 XB와 fluorophobic 효과의 높은 방향에 따라, enantiotropic 액정 한 경직 된, 비-향기로운, XB supramolecular synthon mesogenic 코어로 기반을 얻을 수 있다. 액체 크리스탈 행동 알 킬 체인의 길이에서 독립적입니다.
여기 supramolecular 접근 새로운 액체 크리스탈 물자의 디자인에 대 한 매력적인 플랫폼을 나타냅니다 및 실 온 이온 같은 정교한 기능성 물질의 개발을 위한 새로운 기회를 제공할 수 있습니다. 지휘자, photoresponsive ILCs, 고 에너지 장치 응용 프로그램에 대 한 액체 결정 전해질.

Intermolecular 상호 작용은 대량 물자의 육체 및 화학 재산을 결정에 매우 중요 한 역할을 한다. 새로운 상호 작용 될 때, 새로운 구조, 즉, 새로운 기능을 사용할 수 있게. 따라서, 탐험 소설, 특정 공유 비 상호 작용 intermolecular 인식 프로세스를 기본 열 수 있습니다 새로운 시각 재료 과학, 촉매, 약물 디자인, supramolecular 화학, 크리스탈 등 다양 한 분야에 공학. 이것은 최근 되었다 제어 집계 및 자기 조립 현상1,2,3,,45에 대 한 일상적인 도구 XB 경우 이었다.
IUPAC 정의6에 따르면: "분자 엔터티에 할로겐 원자와 다른, 및 지역 관련 된 electrophilic 지역 간의 그물 매력적인 상호 작용의 증거가 있을 때 발생 하는 할로겐 유대 또는 동일, 분자 엔티티입니다. " XB의 도식 대표는 그림 1, X는 electrophilic 할로겐 원자 (루이스 산, XB 기증자)와 Y는 전자 밀도 (루이스, XB 수락자)의 기증자에에서 주어진 다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig1.jpg"> 그림 1: 할로겐 유대의 도식 적인 표현입니다. XB 수락자 (Y) 중립 또는 음이온 종 수 electrophilic 할로겐 원자 (XB-기증자) covalently (R), 분자 장비의 다양 한 연결 됩니다. 이 그림 참조2에서 재 인 쇄 되었습니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
첫눈에 그것은이 정의 할로겐 원자, 그들의 높은 전기 음성도, 때문에 일반적으로 고려 된다 높은 전자 밀도의 사이트 이후 다소 수수께끼 측면 태 클는 보일 수 있습니다. 그러나, electrophiles로 할로겐 원자의 아주 일반적인 이며 우아하게 Politzer 외. 7"σ-구멍" 개념 도입에 의해 합리화 되었습니다.
할로겐 원자는 공유 결합에 참여 하 고 때 전자 재배포 발생 하 고 전자 밀도 된다 이방성8,9,,1011. 원자의 모양 팽창이 되 고 할로겐 원자 (그림 2A)의 가장 바깥쪽 표면에 공유 결합의 확장에 따라 긍정적인 정전기 잠재력 (소위 σ 구멍)의 지역 개발. 이 긍정적인 지역의 부정적인 정전기 잠재력, 공유 결합에 직각의 벨트에 의해 둘러싸여 있습니다. Covalently 보 세 할로겐 원자, 및 관련된 방향 설정, 즉비 공유 상호작용 패턴 설명 이후 XB의 "수수께끼"를 해결 하기 위해이 모델 같다., nucleophiles와 측면 선형 상호 작용 electrophiles와의 상호 작용
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig2.jpg"> 그림 2: 할로겐 원자 주변의 전자 밀도의 이방성 분포. (A) 회로도 표현을 이방성 전자 밀도 분포의 주위 covalently 바인딩된 할로겐 원자와 결과 상호 작용의 패턴. (B) 분자 정전기 잠재력 0.001와 isodensity 표면에 지도 CF4, CF3Cl, CF3Br, 및 CF3au I. 색상 범위: 빨강, 27 kcal/mol; 보다 큰 노랑, 사이의 20 및 14 kcal/mol; 녹색, 사이 12 그리고 6 kcal/mol; 블루, 네거티브입니다. 이 그림은 참조2에서 수정 되었습니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
XB 기능 supramolecular 재료12,13,,1415,16 설계에서 가장 흥미로운 noncovalent 상호 작용 중 과학적 호기심에서 급속 하 게 성장 했다 , 그것의 독특한 기능, 즉, 높은 방향, 가변 상호 작용 힘, hydrophobicity과 기증자 원자 크기1. XB의 높은 방향은 상호 작용 강도 자주 σ-구멍의 크기에 연결 하는 동안 σ-구멍의 초점 을된 자연을 고려 하 여 쉽게 이해할 수 있습니다. 크기 (공간 범위)와 σ-구멍 의 크기는 (최대 정전기 잠재력 VS, 최대값) polarizability 할로겐 원자와 전자 인출 능력의 전기 음성도 의해 영향을 받습니다. 할로겐17 (그림 2B)의 이웃에 치환 기. 일반적인 동향으로 할로겐 원자 더 polarizable 되 고 분자에 치환 기 될 더 많은 전자-철수, 할로겐 σ 구멍 더 긍정적인 된다. 따라서, 주어진된 R VS, 최대 F 순서로 증가 < Cl S, 최대 긍정적인 된다. 따라서, haloperfluorocarbons, 특히 요오드 perfluoroalkanes 및 방음, 강력한 XB-기증자의 특히 강한 상호 작용18,,1920 형성 역할을 할 수 있고 특히 소수 성 adducts.
PFC-HC cocrystals에 게 자기 조립의 경우 후반 1990 년대21에 보고 되었습니다. 1, 2-diiodotetrafluoroethane와 N,N, 아데닌 양의 혼합 시N',N'-tetramethyl-ethylenediamine 클로 프롬에, supramolecular 복잡 한 실내 온도에 공기에서 안정 되어 흰색 결정으로 분리 했다. 단 결정 x-선 분석 두 가지 구성 요소는 1 차원 (1d) 무한 체인과 질소와 요오드 원자 간의 상호 작용에 다른 크게 장소에 perfluorinated 두번째-요오드 화물을 유지에 대 한 책임을 밝혔다. 이 질소-요오드 XB 상호 작용은 기존의 PFC 및 HC 화합물 사이 낮은 선호도 극복 하기 위해 충분히 강한 입증 하 고 XB 성공적으로 새로운 불 moieties에 소개 하는 쉬운 경로로 악용 될 수 있는 제안 supramolecular 자료22,23,24, 포함 한 액체 결정.
불 치환 기, 사실, 성공적으로에 통합 되었습니다 액체 결정 분자 C F 본드로 작은 크기와을 주는 상승 불 소 원자의 낮은 polarizability에 의해 제공 되는 우수한 안정성 때문에 매우 낮은 intermolecular 분산 상호 작용25,,2627. 또한 PFC 및 HC 체인 간에 발생 하는 분리 허용 제어 supramolecular 액체 크리스탈 단계, mesomorphic 소재28,,2930smectic 캐릭터를 강화. 물리/화학 속성 및 mesomorphism는 강하게 분자 건축29,31에 의해 영향을 일반적으로 이해 된다. 따라서, 적절 한 분자 디자인 맞춤된 속성을 가진 새로운 supramolecular 액정 생성 필수적 이다. 이러한 부드러운 재료의 기본 모티브는 상당히 엄밀한, 막대 모양의 moiety 하나 또는 두 개의 유연한 지방 족 사슬32,,3334연결에 있다. Mesomorphic 화합물의 전통적인 디자인은 주로 중립 종으로 수행 하지만 연구는 또한 이온 쌍 수 전시 mesomorphic 행동, 저조한 이오니아 액체와 액체 사이의 인터페이스에 속성 자료 크리스탈35,,3637
XB 액정24,,3839, 그리고 XB 수락자로 작동 하는 음이온의 특정 기능에 최근 결과 계정에 복용, 그것은 악용이 아닌 공유 상호 작용에 특히 흥미로운 것 같았다 새로운 유형의 ILCs 설계.
1-알 킬-3-methylimidazolium iodides (1m)의 다양 한 체인 길이, 이오니아 액체40로 알려져 있는 복합물 (그림 3)41,42의 합성에 사용 되었다. 참고는 1-12, C12 알 킬 체인 베어링 전시 smectic (Sm A) 단계와 액체 결정 (SmA 전환 온도에 크리스탈 (Cr) = 27 ° C; 등방성 액체 (ISO) 전환 온도에 Sm A = 80 ° C; Cr • 27 • SmA • 80 • Iso)43 Imidazolium 소금을 잘 알려진 XB 기증자44,45iodoperfluorooctane (2-8)와 iodoperfluorodecane (2-10), 반응 했다.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig3.jpg"> 그림 3: 합성 구조. 시작 하는 이온 액체의 화학 공식 (1-m), iodoperfluoroalkanes (2n), 및 관련 XB-단지 1-m•2-북 아 일 <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
요오드 화물 음이온 haloperfluoroalkanes44supramolecular 구조 형성에 XB 수락자로 쉽게 참여 하도록 예상 된다. 그러나, 그것은 수와 조정 XB 기증자 종의 토폴로지를 도전 남아 있습니다. 사실, 할로겐 음이온은 일반적으로 두 개 또는 세 XBs46,,4748에 참여는 하지만 높은 조정 숫자 또한49,50을 관찰 했다.
여기, 우리 불 XB ILCs 및 식별 및 XB의 발생의 특성에 대 한 자세한 절차 매우 얻기 위한 절차를 설명 합니다. 시퀀스 분석 보고 여기 고 XB를 식별 하기 위해 활용의 일반적인 절차로 간주 될 수 있습니다 그리고 XB 시스템의 모든 종류의 특성에 적용할 수 있습니다.

<table><tbody><tr><td>1-Methyl-imidazole&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M50834-500G</td><td>liquid reagent</td></tr><tr><td>1-Iodoethane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>I7780-100G</td><td>liquid reagent</td></tr><tr><td>1-Iodobutane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>167304-100G</td><td>liquid reagent</td></tr><tr><td>1-Iodohexane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238287-100G</td><td>liquid reagent</td></tr><tr><td>1-Iodooctane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238295-25G</td><td>liquid reagent</td></tr><tr><td>1-Iododecane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238252-100G</td><td>liquid reagent</td></tr><tr><td>1-Iodododecane</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>238260-100G</td><td>liquid reagent</td></tr><tr><td>Acetonitrile</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>271004-1L</td><td>organic solvent</td></tr><tr><td>Perfluorooctyl iodide&amp;nbsp;</td><td>Apollo Scientific</td><td>PC6170</td><td>fluorinated reagent/halogen-bond donor&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Perfluorodecyl iodide</td><td>Apollo Scientific</td><td>PC5970</td><td>fluorinated reagent/halogen-bond donor&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Bis(2,2,2-trifluoroethyl) ether&amp;nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>287571-5G</td><td>Internal standard for NMR</td></tr><tr><td>Chloroform-d</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>151823-100G</td><td>Solvent for NMR</td></tr></tbody></table>

from molecules to materials: engineering new ionic liquid crystals through halogen bonding

여기, 할로겐 (XB), 결합에 따라 상향식 접근 방식을 성공적으로 새로운 유형의 이오니아 액체 결정 (ILCs)의 디자인에 적용할 수 있습니다 설명 합니다. Haloperfluorocarbons에 대 한 XB의 높은 특이성 및 XB 수락자로 작동 하는 음이온의 기능의 복용 장점, 우리가 얻은 supramolecular 단지 1-알 킬-3-methylimidazolium iodides 및 iodoperfluorocarbons에 따라 잘 알려진 극복 immiscibility 탄화수소 (HCs)과 불 (PFCs) 사이. Fluorophobic 효과 함께 XB의 높은 방향을 사용 하 여 경직 된, 비-향기로운, XB supramolecular 음이온 mesogenic 코어 역할도 enantiotropic 액정을 얻을 수 있었습니다.
구조 분석 1-에틸-3-methylimidazolium 요오드 화물 및 잘 알려진 경향이 perfluoroalkyl 체인의 분리의 형상 이다 계층된 구조의 존재를 보여주었다 iodoperfluorooctane 사이 복잡 한의 엑스레이 이것은 smectic mesophases의 관찰과 일치입니다. 또한, 모든 보고 된 단지 녹여 100 ° c, 그리고 대부분은, 실내 온도에 mesomorphic는도 불구 하 고 시작 자료를 비 mesomorphic 자연에서 했다.
여기 보고 supramolecular 전략 mesogen 디자인 기능성 물질의 완전히 새로운 클래스를 허용에 대 한 새로운 디자인 원칙을 제공 합니다.

차동 스캐닝 열 량 측정 (DSC), POM, 열 분석 (TGA), 뿐만 아니라 1H와 19F NMR는 얻은 단지를 특성화 하기 위해 사용 되었다. 1의 좋은-품질 단일 결정-2•2-8 상 온에서 용 매의 느린 증발 하 여 1:2 솔루션 이기에 시작 구성 요소에서 얻은 했다.
1-2과 다른 화학 량 론 비율, 2-8의 혼합물에 DSC 분석 추론 하는 iodoperfluoroalkane와 imidazolium 소금 사이 오른쪽 조정 산출할 1: 2는 허용. 사실, 그림 4A 에서 복잡 한 1: 1의 DSC 열상이 보여줍니다의 존재는 uncomplexed imidazolium 소금 1-2 (57 ° C에서 피크) 동안 1: 3에서 복잡 한는 초과 순수 2-8 (융해 점 24 ° C). 다른 한편으로, 1:2 복잡 한 열상을 단일 피크 새로운 순수 결정 종 형성 되었다 시연 시작 화합물의 고유한 보여줍니다.
TGA 분석이 결과를 확인 했다. 사실, 시 1-12, 2-10 1:2 비율로 혼합, 동질적인 샘플 얻은을 발표 양적 uncomplexed iodoperfluorodecane (그림 5A 보다 높은 온도에서 불 빌딩 블록 그리고 5B).
19 간단 하 고, 효과적으로 적용 된 F NMR 그리고 XB의 형성을 검출 하는 민감한 도구 adducts. XB 음이온 전자 불충분 한 요오드는 iodoperfluoroalkanes의 사이 난- -CF2의 신호 영향을 강력 하 게-나 그룹 (δ = −60, 0 ppm) 및 19F NMR 공명의 감지 upfield 교대 하 게 상승. 1.2 ppm의 Δδ 값에 대 한 복잡 한 1측정 되었다-2•2-8, electrophilic 종 (그림 6)로 할로겐 원자를 포함 하는 매력적인 noncovalent 상호 작용의 발생을 확인. 또한, 신호 통합을 위한 내부 표준, XB 수락자와 기증자 사이 1:2 산출할 연속 1H 및 19F NMR 분석 2,2,2 trifluoroethyl 에테르의 존재를 기록 하 여 모듈 추가 되어 있다 확인.
1크리스탈 x 선 분석을 단일-XB 요오드 화물 음이온은 bidentate XB 수락자, 두 불 체인 바인딩 역할도 supramolecular trimeric 복합물의 대형 드라이브를 확인 하는 2•2-8. I··· 나는- 거리는 거의 동일 [3.4582(9) Å 및 3.4625(10) Å]와 대략 27%는 vdW의 합계 및 요오드 원자 및 요오드 화물 음이온, 각각51의 폴링 반지름 단축에 해당. XB의 높은 방향은 C-I···에 의해 확인 된다 - 174.1(1) ° 175.4(2) °의 각도 나 각각(그림 7A). 2 개의 동등 하 게 채워진 conformations 같은 평면에 약 하 고 비 결정학 두 축에 의해 imidazolium 양이온에 대 한 관찰 된다. 그림 7B HC 및 PFC 체인 크리스탈 (장애 제거) 내에서 사이 에서도 이온과 중립적인 부품 사이의 분리를 표시 합니다.
DSC와 POM 연구 밝혀 모든 단지 100 ° C (그림 8A), 이오니아 액체에 일반적으로 보다 낮은 온도에서 녹아. 또한, 그들은 모두는 enantiotropic 액체 크리스탈 행동, 실내 온도에, SmB와 SmA 단계 (그림 8A) 일부를 표시합니다. 냉각에 SmA-SmB 전환 팬 (그림 8B, 왼쪽)의 뒷면에 걸쳐 독특한 강선에 의해 확인 되었다. 강선 냉각에 사라진 전환 아래 추가.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig4.jpg"> 그림 4: 차동 주사. 1-2 2-8에 있는 다른 화학 량 론 비율을 혼합 하 여 준비 하는 샘플의 DSC thermograms: 1:3 샘플 (위), 1:2 샘플 (mid), 및 1:1 샘플 (아래). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig5.jpg"> 그림 5:열 분석. DSC가 열/냉각 주기 (A) 및 샘플 1-12, 2-10 1:2 몰 비에 혼합 하 여 준비에 TGA 분석 (B). 이 그림은 참조37에서 수정 되었습니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig6.jpg"> 그림 6 : 19 F NMR 분석. 19 CDCl3 2-8 (위)에 F NMR 스펙트럼과 관련 된 복잡 한 할로겐 보 세 1-2•2-8 (아래). <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig7.jpg"> 그림 7 : 단 결정 분석 x 선. (A) 단지의 비대칭 단위 1-2•2-8 보여주는 trimeric superanion 형성 어디 두 불 체인 보 세는 중앙에 나- 음이온 (무질서 양이온의 단일 conformer 보고); (B) 결정학 b에 따라 분리 하는 imidazolium 소금 1-2, iodoperfluorooctane 2-8-축; (C) 측면 표시 이온 및 탄 화 불 소 지역 구조 보기 컬러 코드: 회색, 탄소; 블루, 질소; 마젠타, 요오드; 녹색, 불 소; 백색는 수소 회색 선으로 묘사 된 할로겐 채권입니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55636/55636fig8.jpg"> 그림 8 : 편광 광학 현미경 검사 법. (A) 할로겐 보 세 단지 1의 thethermal 전환 차트-핫-무대 POM (파란색 실선, 빨간색은 SmB, 이며 오렌지 SmA 단계)에 의해 m•2-n 측정. (B) 광학 텍스처 smectic 단계 1에 대 한 관찰-12•2-등방성 상태에서 냉각에 10. 왼쪽: SmB 단계 77 ° C; 오른쪽: SmA 단계 83 ° c.에 눈금 막대: 100 µ m. 이 그림은 참조37에서 수정 되었습니다. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/55636/55636fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>스펙트럼 폭 (KHz)</td>
			<td>검사 번호</td>
			<td>펄스 지연 (s)</td>
		</tr>
<tr>
<td>1 H</td>
			<td>7</td>
			<td>16</td>
			<td>1</td>
		</tr>
<tr>
<td>19 F</td>
			<td>95</td>
			<td>16</td>
			<td>1</td>
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</tbody></table>표 1: 대 한 인수 매개 변수 1 H, 19 F NMR 실험

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From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

Mesogens의 새로운 종류의 합성에 대 한 프로토콜 할로겐 보 세 supramolecular 음이온에 따라 [CnF2n + 1-I··· I··· CnF2n + 1]−, 보고 됩니다.

분자 재료를에서: 할로겐 결합을 통해 새로운 이오니아 액체 크리스탈 엔지니어링

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

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68.9K 조회수.  Politecnico di Milano. Mesogens의 새로운 종류의 합성에 대 한 프로토콜 할로겐 보 세 supramolecular 음이온에 따라 [CnF2n + 1-I··· I··· CnF2n + 1]−, 보고 됩니다.

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Highly Stereoselective Synthesis of 1,6-Ketoesters Mediated by Ionic Liquids: A Three-component Reaction Enabling Rapid Access to a New Class of Low Molecular Weight Gelators

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form catalytically active N-Heterocyclic Carbenes (NHCs). Here we have used ILs as precatalysts in the addition of &#945;,&#946;-unsaturated aldehydes to chalcones to form 1,6-ketoesters, incorporating an anti-diphenyl moiety in a highly stereoselective fashion. The reaction has a broad substrate scope and several functional groups and heteroaromatics can be integrated into the ketoester backbone in generally good yields with maintained stereoselectivity. The reaction protocol is robust and scalable. The starting materials are inexpensive and the products can be obtained after simple filtration, avoiding solvent-demanding chromatography. Furthermore, the IL can be recycled up to 5 times without any loss of reactivity. Moreover, the 1,6-ketoester end product is a potent gelator in several hydrocarbon based solvents. The method enables rapid access to and evaluation of a new class of low molecular weight gelators (LMWGs) from recyclable and inexpensive starting materials.

Ionic liquids (ILs) mediate fast, simple and cheap access to 1,6-ketoesters in high diastereoselectivities and good yields. The reaction protocol is robust and the 1,6-ketoesters can be obtained in gram scale after a simple filtration protocol. Moreover, the 1,6-ketoesters are potent gelators in hydrocarbon solvents.

이온 성 액체에 의해 매개 1,6- Ketoesters의 높은 입체 선택적 합성 : 저 분자량 젤 레이터의 새로운 클래스에 빠른 액세스를 가능하게하는 3 요소 반응

In organic chemistry ionic liquids (ILs) have emerged as safe and recyclable reaction solvents. In the presence of a base ILs can be deprotonated to form ...

연구

화학

Synthesis of Programmable Main-chain Liquid-crystalline Elastomers Using a Two-stage Thiol-acrylate Reaction

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline elastomers (LCEs) with facile control over network structure and programming of an aligned monodomain. Tailored LCE networks were synthesized using routine mixing of commercially available starting materials and pouring monomer solutions into molds to cure. An initial polydomain LCE network is formed via a self-limiting thiol-acrylate Michael-addition reaction. Strain-to-failure and glass transition behavior were investigated as a function of crosslinking monomer, pentaerythritol tetrakis(3-mercaptopropionate) (PETMP). An example non-stoichiometric system of 15 mol% PETMP thiol groups and an excess of 15 mol% acrylate groups was used to demonstrate the robust nature of the material. The LCE formed an aligned and transparent monodomain when stretched, with a maximum failure strain over 600%. Stretched LCE samples were able to demonstrate both stress-driven thermal actuation when held under a constant bias stress or the shape-memory effect when stretched and unloaded. A permanently programmed monodomain was achieved via a second-stage photopolymerization reaction of the excess acrylate groups when the sample was in the stretched state. LCE samples were photo-cured and programmed at 100%, 200%, 300%, and 400% strain, with all samples demonstrating over 90% shape fixity when unloaded. The magnitude of total stress-free actuation increased from 35% to 115% with increased programming strain. Overall, the two-stage TAMAP methodology is presented as a powerful tool to prepare main-chain LCE systems and explore structure-property-performance relationships in these fascinating stimuli-sensitive materials.

A novel methodology is presented to synthesize and program main-chain liquid-crystalline elastomers using commercially available starting monomers. A wide range of thermomechanical properties was tailored by adjusting the amount of crosslinker, while the actuation performance was dependent on the amount of applied strain during programming.

이단 티올 레이트 반응을 이용하여 프로그래밍 주쇄 액정 엘라스토머의 합성

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline ...

Synthesis of Ionic Liquid Based Electrolytes, Assembly of Li-ion Batteries, and Measurements of Performance at High Temperature

The chemical instability of the traditional electrolyte remains a safety issue in widely used energy storage devices such as Li-ion batteries. Li-ion batteries for use in devices operating at elevated temperatures require thermally stable and non-flammable electrolytes. Ionic liquids (ILs), which are non-flammable, non-volatile, thermally stable molten salts, are an ideal replacement for flammable and low boiling point organic solvent electrolytes currently used today. We herein describe the procedures to: 1) synthesize mono- and di-phosphonium ionic liquids paired with chloride or bis(trifluoromethane)sulfonimide (TFSI) anions; 2) measure the thermal properties and stability of these ionic liquids by differential scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA); 3) measure the electrochemical properties of the ionic liquids by cyclic voltammetry (CV); 4) prepare electrolytes containing lithium bis(trifluoromethane)sulfonamide; 5) measure the conductivity of the electrolytes as a function of temperature; 6) assemble a coin cell battery with two of the electrolytes along with a Li metal anode and LiCoO2 cathode; and 7) evaluate battery performance at 100 &#176;C. We additionally describe the challenges in execution as well as the insights gained from performing these experiments.

Here, we describe protocols to prepare phosphonium-based ionic liquid and lithium bis(trifluoromethane)sulfonimide salt electrolytes, and assemble a non-flammable and high temperature functioning lithium-ion coin cell battery.

이온 성 액체 기반 전해질의 합성 리튬 이온 배터리의 조립 및 고온에서의 성능 측정

The chemical instability of the traditional electrolyte remains a safety issue in widely used energy storage devices such as Li-ion batteries. Li-ion ...

공학

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve desired molecular orientation states in LC displays, the "static" surface property of LCs, so-called surface anchoring, has been intensively studied. As a rule of thumb, once the initial orientation of LCs is "locked" by specific surface treatments, such as rubbing or treatment with a specific alignment layer, it hardly changes with temperature. Here, we present a system exhibiting an orientational transition upon temperature variation, which conflicts with the consensus. Right on the transition, the bulk LC molecules experience the orientational rotation, with 90&#176; between the planar (P) orientation at high temperatures and the vertical (V) orientation at low temperatures in the first-order transitional manner. We have tracked thermodynamic surface anchoring behavior by means of polarizing optical microscopy (POM), dielectric spectroscopy (DS), high-resolution differential scanning calorimetry (HR-DSC), and grazing incidence X-ray diffraction (GI-XRD) and reached a plausible physical explanation: that the transition is triggered by a growth of surface wetting sheets, which impose the V orientation locally against the P orientation in the bulk. This landscape would provide a general link explaining how the equilibrium bulk orientation is affected by surface-localized orientation in many LC systems. In our characterization, POM and DS are advantageous by offering information on the spatial distribution of the orientation of LC molecules. HR-DSC gives information about the precise thermodynamic information on transitions, which cannot be addressed by conventional DSC instruments due to limited resolution. GI-XRD provides information on surface-specific molecular orientation and short-range orderings. The goal of this paper is to present a protocol for preparing a sample that exhibits the transition and to demonstrate how the thermodynamic structural variation, both in the bulk and on surfaces, can be analyzed through the abovementioned methods.

Here, we present a protocol to trigger an orientational transition of a liquid crystal in response to temperature. Methodologies are described for preparing a sample in order to observe the transition and the detailed transitional evolution.

계면 습윤지의 열역학적 성장에 의해 촉발 된 액정의 방향 전환

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous light irradiation. The photo-excitation of dopants that can quickly dissipate light into heat, coupled with anisotropic thermal expansion and self-shadowing of the film, gives rise to the self-sustained deformation. The oscillations observed are influenced by the dimensions and the modulus of the film, and by the directionality and intensity of the light. The system developed offers applications in energy conversion and harvesting for soft-robotics and automated systems.
The general method described here consists of creating free-standing liquid crystalline films and characterizing the mechanical and thermal effects observed. The molecular alignment is achieved using alignment layers (rubbed polyimide), commonly used in the display manufacturing industry. To obtain actuators with large deformation, the mesogens are aligned and polymerized in a splay/bend configuration, i.e., with the director of the liquid crystals (LCs) going gradually from planar to homeotropic through the film thickness. Upon irradiation, the mechanical and thermal oscillations obtained are monitored with a high-speed camera. The results are further quantified by image analysis using an image processing program.

The goal of the protocol is to create liquid crystalline polymer films that can mechanically oscillate under continuous light irradiation. We describe in great detail the conception of free-standing films, from the liquid crystal alignment method to the photo-actuation. The experimental protocol applied to prepare this material is broadly applicable.

빛에 의해 유도 된 거시적인 진동 모션 액정 네트워크의 준비

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational spectroscopy and time-resolved electron diffraction. Liquid crystal phase is an important state of matter that exists between the solid and liquid phases and it is common in natural systems as well as in organic electronics. Liquid crystals are orientationally ordered but loosely packed, and therefore, the internal conformations and alignments of the molecular components of LCs can be modified by external stimuli. Although advanced time-resolved diffraction techniques have revealed picosecond-scale molecular dynamics of single crystals and polycrystals, direct observations of packing structures and ultrafast dynamics of soft materials have been hampered by blurry diffraction patterns. Here, we report time-resolved IR vibrational spectroscopy and electron diffractometry to acquire ultrafast snapshots of a columnar LC material bearing a photoactive core moiety. Differential-detection analyses of the combination of time-resolved IR vibrational spectroscopy and electron diffraction are powerful tools for characterizing structures and photoinduced dynamics of soft materials.

Here, we present the protocols of differential-detection analyses of time-resolved infrared vibrational spectroscopy and electron diffraction which enable observations of the deformations of local structures around photoexcited molecules in a columnar liquid crystal, giving an atomic perspective on the relationship between the structure and the dynamics of this photoactive material.

Photoresponsive 액정의 구조 역학을 관찰을 위한 새로운 기술

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational ...

Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due to their potential applications for future device technologies such as sensors and storage. However, conventional approaches, which usually utilize materials containing magnetic metal ions (or radicals), have a major problem: only a few materials have been found to show the coupling phenomena at room temperature. Recently, we proposed a new approach to achieve room-temperature magnetoelectrics. In contrast to conventional approaches, our alternative proposal focuses on a completely different material, a &#34;liquid crystal&#34;, free from magnetic metal ions. In such liquid crystals, a magnetic field can be utilized to control the orientational state of constituent molecules and the corresponding electric polarization through magnetic anisotropy of the molecules; it is an unprecedented mechanism of the magnetoelectric effect. In this context, this paper provides a protocol to measure ferroelectric properties induced by a magnetic field, that is, the direct magnetoelectric effect, in a liquid crystal. With the method detailed here, we successfully detected magnetically-tuned electric polarization in the chiral smectic C phase of a liquid crystal at room temperature. Taken together with the flexibility of constituent molecules, which directly affects the magnetoelectric responses, the introduced method will serve to allow liquid crystal cells to acquire more functions as room-temperature magnetoelectrics and associated optical materials.

In this report, we present a protocol to examine direct magnetoelectric effects, i.e., induction of ferroelectric polarization by applying magnetic fields, in liquid crystals. This protocol provides a unique approach, supported by the softness of liquid crystals, to achieve room-temperature magnetoelectrics.

액정에 자석으로 조정 Ferroelectric 편광 측정

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due ...

An Electrochemical Cholesteric Liquid Crystalline Device for Quick and Low-Voltage Color Modulation

We demonstrate a method for fabricating a prototype reflective display device that contains cholesteric liquid crystal (LC) as an active component. The cholesteric LC is composed of a nematic LC 4&#39;-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redox-responsive chiral dopant (FcD), and a supporting electrolyte 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). The most important component is FcD. This molecule changes its helical twisting power (HTP) value in response to redox reactions. Therefore, in situ electrochemical redox reactions in the LC mixture allow for the device to change its reflection color in response to electrical stimuli. The LC mixture was introduced, by a capillary action, into a sandwich-type ITO glass cell comprising two glass slides with patterned indium tin oxide (ITO) electrodes, one of which was coated with poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-co-poly(ethylene glycol) doped with perchlorate (PEDOT+). Upon application of +1.5 V, the reflection color of the device changed from blue (467 nm) to green (485 nm) in 0.4 s. Subsequent application of 0 V made the device recover the original blue color in 2.7 s. This device is characterized by its fastest electrical response and lowest operating voltage among any previously reported cholesteric LC device. This device could pave the way for the development of next generation reflective displays with low energy consumption rates.

A protocol for the fabrication of a reflective cholesteric liquid crystalline display device containing a redox-responsive chiral dopant allowing quick and low-voltage operation is presented.

전기 화학 Cholesteric 액체 결정 장치를 신속 하 고 낮은 전압 색깔 변조에 대 한

We demonstrate a method for fabricating a prototype reflective display device that contains cholesteric liquid crystal (LC) as an active component. The ...

Preparation of Monodomain Liquid Crystal Elastomers and Liquid Crystal Elastomer Nanocomposites

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and as soft robots. Here, we demonstrate the preparation of shape-responsive liquid crystal elastomers (LCEs) and LCE nanocomposites along with characterization of their shape-responsiveness, mechanical properties, and microstructure. Two types of LCEs &#8212; polysiloxane-based and epoxy-based &#8212; are synthesized, aligned, and characterized. Polysiloxane-based LCEs are prepared through two crosslinking steps, the second under an applied load, resulting in monodomain LCEs. Polysiloxane LCE nanocomposites are prepared through the addition of conductive carbon black nanoparticles, both throughout the bulk of the LCE and to the LCE surface. Epoxy-based LCEs are prepared through a reversible esterification reaction. Epoxy-based LCEs are aligned through the application of a uniaxial load at elevated (160 &#176;C) temperatures. Aligned LCEs and LCE nanocomposites are characterized with respect to reversible strain, mechanical stiffness, and liquid crystal ordering using a combination of imaging, two-dimensional X-ray diffraction measurements, differential scanning calorimetry, and dynamic mechanical analysis. LCEs and LCE nanocomposites can be stimulated with heat and/or electrical potential to controllably generate strains in cell culture media, and we demonstrate the application of LCEs as shape-responsive substrates for cell culture using a custom-made apparatus.

We demonstrate the preparation of siloxane-based and epoxy-based liquid crystal elastomers (LCEs) and LCE nanocomposites. The LCEs are characterized with respect to reversible strain, liquid crystal ordering, and stiffness. As a potential application, we demonstrate their use as shape-responsive substrates in a custom device for active cell culture.

모노 도메인 액정 탄성체 및 액정 엘라스토머 나노 복합 재료의 제조

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and ...

생체공학

High-Contrast and Fast Photorheological Switching of a Twist-Bend Nematic Liquid Crystal

Smart viscoelastic materials that respond to specific stimuli are one of the most attractive classes of materials important to future technologies, such as on-demand switchable adhesion technologies, actuators, molecular clutches, and nano-/microscopic mass transporters. Recently it was found that through a special solid-liquid transition, rheological properties can exhibit significant changes, thus providing suitable smart viscoelastic materials. However, designing materials with such a property is complex, and forward and backward switching times are usually long. Therefore, it is important to explore new working mechanisms to realize solid-liquid transitions, shorten the switching time, and enhance the contrast of rheological properties during switching. Here, a light-induced crystal-liquid phase transition is observed, which is characterized by means of polarizing light microscopy (POM), photorheometry, photo-differential scanning calorimetry (photo-DSC), and X-ray diffraction (XRD). The light-induced crystal-liquid phase transition presents key features such as (1) fast switching of crystal-liquid phases for both forward and backward reactions and (2) a high contrast ratio of viscoelasticity. In the characterization, POM is advantageous in offering information on the spatial distribution of LC molecule orientations, determining the type of liquid crystalline phases appearing in the material, and studying the orientation of LCs. Photorheometry allows measurement of a material&#8217;s rheological properties under light stimuli and can reveal the photorheological switching properties of materials. Photo-DSC is a technique to investigate thermodynamic information of materials in darkness and under light irradiation. Lastly, XRD allows studying of microscopic structures of materials. The goal of this article is to clearly present how to prepare and measure the discussed properties of a photorheological material.

This protocol demonstrates the preparation of a photorheological material that exhibits a solid phase, various liquid crystalline phases, and an isotropic liquid phase by increasing temperature. Presented here are methods for measuring the structure-viscoelasticity relationship of the material.

트위스트 벤드 네매틱 액정의 고대비 및 빠른 광역학 스위칭

Smart viscoelastic materials that respond to specific stimuli are one of the most attractive classes of materials important to future technologies, such ...