Группа химиков из Франции сообщает о разработке простого и эффективного метода внедрения неорганических кластеров, проявляющих сильную эмиссию, в нематические жидкие кристаллы. Изящная комбинация подходов супрамолекулярной химии «гость-хозяин» и электростатических взаимодействий позволяет преодолеть казавшиеся ранее непреодолимыми препятствия в плане создания жидкокристаллических материалов нового типа.

Жидкие кристаллы – системы, сохраняющие дальний порядок, при этом способные к течению, свойственному жидким фазам, являются важным элементом современных технологий.

Жидкие кристаллы могут использоваться для изготовления температурных сенсоров, а нематическая фаза жидких кристаллов является составным компонентом технологии, лежащей в основе создания и функционирования жидкокристаллических экранов.

Взяв за основу концепции супрамолекулярной химии, за которые Педерсен, Крам и Ленн в 1987 году получили Нобелевскую премию по химии, а также опираясь на результаты своих собственных ранее проведенных работ, Яанн Молар (Yann Molard) с коллегами из Университета Ренна впервые смогли включить объемные неорганические полианионы в жидкокристаллическую фазу.

Рис. 1. Схематичное представление производных
диазакраун-эфира и синтезированных в этом
исследовании комплексов. (Рисунок из Chem.
Commun., 2015, DOI: 10.1039/c4cc10085a).

Для демонстрации возможностей системы исследователи получали катионные комплексы краун-эфиров и катионов щелочных металлов (Cs⁺), этот комплекс ассоциировали с обладающим формой октаэдра молибден-бромидным полианионом.

Взаимодействия, обуславливающие образование комплексов гость-хозяин, обеспечивали связь между краун-эфиром и катионом щелочного металла, а электростатические взаимодействия держали полианион вблизи макроциклического комплекса краун-эфира.

Молар говорит, что можно выделить три ступени сложностей, связаных с жидкими кристаллами – получение нематической фазы, поддержка ее в устойчивом и гомогенном состоянии и обеспечение ее люминесцентных свойств.

Метод, разработанный в группе французского исследователя, позволяет сохранить люминесцентные свойства, присущие неорганическим кластерам, инкорпорируя их в устойчивый материал, способный к самоорганизации. Интеграция объемных неорганических компонентов в органической матрице может считаться несколько неожиданным, но при том вполне реальным решением – реализованный подход позволяет избежать нежелательного светорассеяния, вызванного разделением фаз.

Подходы, которые использовались ранее, либо не могли предотвратить разделение фаз, либо приводили к понижению люминесцентных свойств металлического кластера, которое было вызвано модификацией неорганического кластера за счет образования ковалентных связей.

Специалист по химии жидкокристаллических материалов Торстен Хегманн (Torsten Hegmann) отмечает, что

работа расширяет список наноматериалов, содержащих упорядоченно расположенные кластеры и проявляющих при этом поведение жидких кристаллов. Он добавляет, что если рассмотреть природу компонентов и особенности их взаимодействия, то неожиданным результатом работы является образование нематической фазы.