Efeitos interfaciais na mesofase SmA em cristais líquidos isoxazóis via difração de raio-x

Abstract

Neste trabalho uma série de cristais líquidos (CLs) com terminação polar, contendo núcleo 3,5-diarilisoxazol foi sintetizado e teve seu comportamento mesogênico caracterizado por análises de calorimetria diferencial de varredura (DSC), microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) e difração de raio X (DRX). Os mesógenos são compostos pelo grupo 3,5-diarilisoxazol (grupo rígido), uma cadeia alquílica (cauda) e um espaçador formado por uma longa cadeia alquílica, ligando o grupo rígido a terminação polar (cabeça). Os grupos polares são hidroxila, bromo, grupo cetal, 1,2-diol e alquiltrietilamônio. A série 16a-d e 17 possuem o grupo polar hidroxila, 19a-b e 21 bromo, 24 grupo cetal, 25 diol e 26 alquiltrietilamônio. Os CLs monosubstituídos de cadeia linear contendo o grupo hidroxila 16a-c apresentaram mesofase SmC, SmA e N. No CL de cadeia ramificada 16d foi detectada apenas a mesofase SmA monotrópica enquanto a presença de uma segunda cauda suprimiu o comportamento mesomórfico em 17. Nos CLs contendo o grupo bromo foram observadas mesofases SmA e SmB. As análises de MOLP e DRX sugerem que as flutuações entre as camadas (OLFs) possuem uma influência significante na interface entre as camadas esméticas e definem o comportamento térmico desses materiais. Para os CLs contendo grupo cetal e 1,2 diol foram observadas as mesofases SmA e SmC enquanto no CL contendo grupo polar alquiltrietilamônio foi detectada a mesofase SmA. Através dessa investigação foi possível provar que o tipo de cauda e o grupo rígido conferem a capacidade mesogênica desses CLs e o grupo polar terminal desempenha um papel fundamental na estabilidade de diferentes mesofases através das OLFs.

In this work a series of polar-terminated liquid crystals (LCs) containing 3,5-diarylisoxazole core were synthesized and their mesogenic behavior were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), polarizing optical microscopy (POM) X-ray diffraction. The LCs are composed by 3,5-diarylisoxazole group (hard core), an alkyl chain (tail) and a spacer formed by a long alkyl chain, linking the hard core to the polar terminus (head). The polar groups are hydroxyl, bromine, ketal group, 1,2-diol and alkyltriethylammonium. The 16a-d and 17 series have polar hydroxyl group, 19a-b and 21 bromine, 24 ketal group, 25 1,2-diol and 26 alkyltriethylammonium. For monosubstituted and linear LCs hydroxy-terminated 16a-c SmC, SmA and N mesophase was observed. For branched alkyl chain 16d monotropic SmA was detected and for disubstituted LCs no mesophase of detected. For bromine-terminated LCs SmA and SmB were observed. POM and XRD analyzes suggest that out-of-layer fluctuations (OLFs) have a significant influence on the interface between the smectic layers and define the thermal behavior of these materials. For LCss containing ketal group and 1.2 diol, the SmA and SmC mesophases were observed while the LC containing polar alkyltriethylammonium group the SmA mesophase was detected. Through this investigation it was possible to prove that the tail type and the rigid group confer the mesogenic capacity of these LCs and the terminal polar group plays a fundamental role in the stability of different mesophases through the OLFs.