液晶/水界面上的氢键作用诱导液晶取向转变

doi:10.3866/PKU.WHXB201508101

物理化学学报 >> 2015, Vol. 31 >> Issue (9): 1733-1740.doi: 10.3866/PKU.WHXB201508101

液晶/水界面上的氢键作用诱导液晶取向转变

廖芝建,秦振立,杜思南,李思雨,陈冠侯,左芳*(),罗建斌

西南民族大学化学与环境保护工程学院,成都610041

收稿日期:2015-06-05 发布日期:2015-09-06
通讯作者: 左芳 E-mail:polymerzf@swun.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51273220);中央高校基本科研基金(11NZYQN23)

Orientational Transitions of Liquid Crystal Driven by Hydrogen-Bond Interaction at the Liquid Crystal-Aqueous Interface

Zhi-Jian. LIAO,Zhen-Li. QIN,Si-Nan. DU,Si-Yu. LI,Guan-Hou. CHEN,Fang. ZUO*(),Jian-Bin. LUO

College of Chemistry & Environment Protection Engineering, Southwest University for Nationalities, Chengdu 610041, P. R. China

Received:2015-06-05 Published:2015-09-06
Contact: Fang. ZUO E-mail:polymerzf@swun.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(51273220);Fundamental Research Funds for the CentralUniversities, China(11NZYQN23)

摘要/Abstract

摘要：

本文提出液晶/水界面上氢键作用可以诱导热致型液晶(戊基联苯氰,简称: 5CB)发生取向转变.当液晶5CB膜接触酚类(如对硝基苯酚)水溶液的时候,由于酚类物质的酚羟基与液晶5CB分子中的氰基在液晶水界面上形成了氢键,在氢键的作用下使得液晶5CB由平行取向转变成了垂直取向.此外,还利用了液晶传感器可视化了酚类物质与牛血清蛋白(BSA)之间的相互作用.本文的研究结果可为研究液晶/水界面上的界面现象提供新的思路,并且有望开发出基于氢键作用的液晶生物化学传感技术.

关键词: 液晶, 氢键作用, 取向转变, 界面现象, 光学响应, 酚类, 牛血清蛋白

Abstract:

In this paper, an orientational anchoring transition of the thermotropic nematic liquid crystal (LC) (4-cyano-4'-pentylbiphenyl (5CB)) driven by hydrogen-bond (HB) interaction at the LC-aqueous interface is presented. After a 5CB film is introduced onto an aqueous solution of phenols such as nitrophenol, the alignment of 5CB changes from planar to homeotropic, which is attributed to HB interaction between 5CB and phenols at the LC-aqueous interface. On the other hand, the interaction of pnitrophenol or m-nitrophenol with bovine serum albumin (BSA) is imaged by the LC sensor. Overall, the results provide new insight into interfacial phenomena occurring at the LC-aqueous interface, and hold the potential for biological and chemical sensing techniques based on HB interaction.

Key words: Liquid crystal, Hydrogen-bond interaction, Orientational transition, Interfacial phenomenon, Optical response, Phenols, Bovine serum albumin

廖芝建,秦振立,杜思南,李思雨,陈冠侯,左芳,罗建斌. 液晶/水界面上的氢键作用诱导液晶取向转变[J]. 物理化学学报, 2015, 31(9): 1733-1740.

Zhi-Jian. LIAO,Zhen-Li. QIN,Si-Nan. DU,Si-Yu. LI,Guan-Hou. CHEN,Fang. ZUO,Jian-Bin. LUO. Orientational Transitions of Liquid Crystal Driven by Hydrogen-Bond Interaction at the Liquid Crystal-Aqueous Interface[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2015, 31(9): 1733-1740.

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201508101

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2015/V31/I9/1733

参考文献

1	De Gennes P.G. The Physics of Liquid Crystals; Clarendon: Oxford 1974.
2	Gupta V. K. ; Skaife J. J. ; Dubrovsky T. B. ; Abbott N. L. Science 1998, 279, 2077.
3	Shah R. R. ; Abbott N. L. Science 2001, 293, 1296.
4	Brake J. M. ; Daschner M. K. ; Luk Y. Y. ; Abbott N. L. Science 2003, 302, 2094.
5	Mushenheim P. C. ; Trivedi R. R. ; Weibel D. B. ; Abbott N. L. Biophysical Journal 2014, 107, 255.
6	Li X. ; Li G. ; Yang M. ; Chen L. C. ; Xiong X. L. Sensor. Actuat. B 2015, 215, 152.
7	Zhu Q. ; Yang K. L. Anal. Chim. Acta 2015, 853, 696.
8	Zhang M. ; Jang C. H. ChemPhysChem 2014, 15, 2569.
9	Yang S. ; Liu Y. ; Tan H. ; Wu C. ; Li X. ; Wu Z. ; Shen G. ; Yu R. Chem. Commun 2012, 48, 2861.
10	Tan H. ; Li X. ; Liao S. ; Yu R. ; Wu Z. Biosens. Bioelectron 2014, 62, 84.
11	Noonan P. S. ; Mohan P. ; Goodwin A. P. ; Schwartz D. K. Adv. Funct. Mater 2014, 24, 3206.
12	Zuo F. ; Liao Z. ; Zhao C. ; Qin Z. ; Li X. ; Zhang C. ; Liu D. Chem. Commun 2014, 50, 1857.
13	Jung Y. D. ; Khan M. ; Park S. Y. J. Mater. Chem. B 2014, 2, 4922.
14	Seo J. M. ; Khan W. ; Park S. Y. Soft Matter 2012, 8, 198.
15	Hartono D. ; Xue C. Y. ; Yang K. L. ; Yung L. Y. L. Adv. Funct. Mater 2009, 19, 3574.
16	Tan L. N. ; Orler V. J. ; Abbott N. L. Langmuir 2012, 28, 6364.
17	Das D. ; Sidiq S. ; Pal S. K. ChemPhysChem 2015, 16, 753.
18	Hu Q. Z. ; Jang C. H. Analyst 2012, 137, 567.
19	Sivvakumar S. ; Wark K. L. ; Gupta J. K. ; Abbott N. L. ; Caruso F. Adv. Funct. Mater 2009, 19, 2260.
20	Bai Y. ; Abbott N. L. Langmuir 2011, 27, 5719.
21	Yang Z. ; Gupta J. K. ; Kishimoto K. ; Shoji Y. ; Kato T. ; Abbott N. L. Adv. Funct. Mater 2010, 20, 2098.
22	Xue C. Y. ; Khan S. A. ; Yang K. L. Adv. Mater 2009, 21, 198.
23	Bi X. ; Hartono D. ; Yang K. L. Adv. Funct. Mater 2009, 19, 3760.
24	Hu Q. Z. ; Jang C. H. Talanta 2012, 99, 36.
25	Hartono D. ; Bi X. ; Yang K. L. ; Yung L. Y. L. Adv. Funct. Mater 2008, 18, 2938.
26	Lockwood N. A. ; Gupta J. K. ; Abbott N. L. Surf. Sci. Rep 2008, 63, 255.
27	Lockwood N. A. ; Pablo J. J. ; Abbott N. L. Langmuir 2005, 21, 6805.
28	Lockwood N. A. ; Abbott N. L. Current Opinion Colloid Interface 2005, 10, 111.
29	Brake J. M. ; Daschner M. K. ; Abbott N. L. Langmuir 2005, 21, 2218.
30	Brake J. M. ; Abbott N. L. Langmuir 2007, 23, 8497.
31	Liu D. ; Hu Q. Z. ; Jang C. H.
32	Kinsinger M. I. ; Sun B. ; Abbott N. L. ; Lynn D. M. Adv. Mater 2007, 19, 4208.
33	Kinsinger M. I. ; Buck M. E. ; Meli M. V. ; Abbott N. L. ; Lynn D. M. J.Colloid Interface Sci 2010, 341, 124.
34	Price A. D. ; Schwartz D. K. J.Am. Chem. Soc 2008, 130, 8188.
35	Umber A. C. M. ; Noonan P. S. ; Schwartz D. K. Soft Matter 2012, 8, 4335.
36	Hartono D. ; Lai S. L. ; Yang K. L. ; Yung L. Y. L. Biosens. Bioelectron 2009, 24, 2289.
37	Park J. S. ; Abbott N. L. Adv. Mater 2008, 20, 1185.
38	Hu Q. Z. ; Jang C. H. Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 1791.
39	Bai Y. ; Abbott N. L. J.Am. Chem. Soc 2012, 134, 548.
40	Luk Y. Y. ; Yang K. L. ; Cadwell K. ; Abbott N. L. Surf. Sci 2004, 570, 43.
41	Park J. S. ; Jang C. H. ; Tingey M. L. ; Lowe A. M. ; Abbott N. L. J.Colloid Interface Sci 2006, 304, 459.
42	Hunter J. T. ; Abbott N. L. Sensor. Actuat. B 2013, 183, 71.
43	Ding X. ; Yang K. L. Sensor. Actuat. B 2012, 173, 607.
44	Brake J. M. ; Mezera A. D. ; Abbott N. L. Langmuir 2003, 19, 8629.
45	Tan L.N. ; Abbott N.L. J.Colloid Interface Sci 2015, 449, 452.
46	Han S. ; Martin S. M. J.Phys. Chem. B 2009, 113, 12696.
47	Thote A. J. ; Gupta R. B. Ind. Eng. Chem. Res 2003, 42, 1129.
48	Thote A. J. ; Gupta R. B. Fluid Phase Equilibria 2004, 220, 47.
49	Guo X. ; Li X. ; Jiang Y. ; Yi L. ; Wu Q. ; Chang H. ; Diao X. ; Sun Y. ; Pan X. ; Zhou N. J. Lumin 2014, 149, 353.

[1]	吴智伟, 丁伟璐, 张雅琴, 王艳磊, 何宏艳. 咪唑类离子液体与酪氨酸相互作用及机理的密度泛函理论研究[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 2002021 - .
[2]	袁鸿,张静,魏学红,方慧敏,袁世芳,吴立新. 基于铕取代多金属氧簇的手性发光液晶材料[J]. 物理化学学报, 2017, 33(2): 407 -412 .
[3]	何亚鹏,陈荣玲,王超男,李红东,黄卫民,林海波. 掺硼金刚石电极电催化氧化酚类有机物的取代基效应[J]. 物理化学学报, 2017, 33(11): 2253 -2260 .
[4]	许丽红,赵东宇,李阳,郭林. ZIF-8对向列相液晶电-光性能的提升[J]. 物理化学学报, 2016, 32(9): 2377 -2382 .
[5]	赵继宽, 谢艳芳, 徐洁, 侯万国. Triton X-100六角液晶相中制备镁铝层状双金属氢氧化物纳米片及其药物载体应用[J]. 物理化学学报, 2015, 31(6): 1199 -1206 .
[6]	钟金莲, 潘虹, 罗序中, 洪三国, 张宁, 黄建滨. L-苯丙氨酸衍生物与脂肪胺构筑双组分超分子凝胶[J]. 物理化学学报, 2014, 30(9): 1688 -1696 .
[7]	吴楠, 何志群, 许敏, 肖维康. 氮杂苯并菲类n-型有机半导体材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2014, 30(6): 1001 -1016 .
[8]	钱佳晟, 刘明贤, 甘礼华, 吕耀康, 陈玲艳, 叶瑞杰, 陈龙武. 基于含锌有机配位聚合物的微孔碳的合成及其电化学性能[J]. 物理化学学报, 2013, 29(07): 1494 -1500 .
[9]	赵学艳, 曹宇容, 曹桂荣, 肖瑞杰. 嵌段共聚物L64在1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体中形成的层状液晶[J]. 物理化学学报, 2012, 28(06): 1411 -1417 .
[10]	何睿, 焦艳华, 梁媛媛, 陈灿玉. 有机和生物晶体固态核磁共振参数的准确预测[J]. 物理化学学报, 2011, 27(09): 2051 -2058 .
[11]	郝平, 高云燕, 欧植泽, 李嫕, 王中丽, 王雪松. 氨基吡啶修饰碳纳米管的制备及其与辣根过氧化酶的相互作用[J]. 物理化学学报, 2011, 27(01): 233 -240 .
[12]	孙倩,王金婷,张立敏, 杨茂萍. 光致噻吨酮与胺类、酚类、醇类的电子转移和氢转移反应[J]. 物理化学学报, 2010, 26(09): 2481 -2488 .
[13]	余振强, 朱才镇, 田赛, 刘剑洪, LAMJacky Wing Yip, 唐本忠. 5-{[(4’-正戊基氧-4-联苯基基)羰基]氧}-1-戊炔的相转变与相结构[J]. 物理化学学报, 2010, 26(04): 817 -821 .
[14]	谌烈, 陈义旺, 姚凯, 周魏华, 李璠, 聂华荣. 新型光学活性含氰基三联苯液晶聚噻吩合成与分子构象[J]. 物理化学学报, 2010, 26(04): 971 -980 .
[15]	陈树森, 李田, 赵达慧. 盘状液晶材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2010, 26(04): 1124 -1134 .

液晶/水界面上的氢键作用诱导液晶取向转变

Orientational Transitions of Liquid Crystal Driven by Hydrogen-Bond Interaction at the Liquid Crystal-Aqueous Interface

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0