东京大学全球独家试制成功新型液晶

10-25-2002


【日经BP社报道】东京大学研究生院理学研究专业中村荣一教授的科研小组日前通过化学修饰方法,在典型的富勒烯C60上连接5个官能基,将“羽毛球形C60”纵向连接成功试制出了新型液晶分子。中村等人于2001年春季在全球首次成功合成了“羽毛球形C60”。此后,通过将各种类型的官能基作为羽毛连接在C60上,试制出了外径29nm~54nm的中空球。此次,通过合成新的液晶分子,“羽毛球形C60”有望使用于更为广泛的用途。此次的成果已发表在2002年10月17日发行的英国科学杂志《自然》上,并引起了众多著名液晶显示屏制造商的关注。

中村和助手矶部宽之等人2001年春季进行水溶性富勒烯合成研究时,在C60五角环的5个特定部位发现由1个苯环组成的苯基能以100%的收缩比例进行化学修饰。苯基经过化学修饰的C60呈羽毛球形(图2),羽毛和C60形成的角度约为60°。此后,又发现2个苯环的联苯基也能够以100%的收缩比例进行化学修饰。使用萘基、乙烯基等其它各种官能基也获得了同样的结果。

中村等人还首先发现了化学修饰联苯基的C60可以重叠起来形成六棱稠密结构的结晶现象。C60以直线状连接,联苯基将此包围起来通过范德瓦尔斯力结合。不过,使用附带苯基的羽毛形C60进行相同试验时,未出现重叠。至于其中的原因,中村等人认为是因为苯基的羽毛太短的缘故。

其次,中村等人将坚硬的联苯基改进成了“柔软”的联苯基。具体而言,在1个联苯基中结合了2个拥有较长的脂肪族侧键的苯甲酸盐。通过重叠按上述方法制备的“羽毛球形C60”,形成了长圆柱。此时,与只附带联苯基时的情况不同,未形成六棱稠密结构的结晶,而是形成了各圆柱在溶媒中分别独立活动的液晶状态。了解到这一结果后,日本的液晶显示屏制造商立即与中村进行了联系。中村说:“制造商对廉价的新型液晶材料制作方法感兴趣”。

中村表示:“三菱商事及三菱化学成立的Frontier Carbon公司促使了C60价格的降低,对产业界的贡献非常大。此前,C60的价值受到了怀疑,但是未来C60必将在产业界得到普及”。据中村介绍,此前,一个研究室要想购买C60,价格过于昂贵,但如今,化学修饰的官能基越贵,C60反而会越便宜。此次中村等人开发的成果,除新型液晶显示屏外,还有可能应用于信息通信装置、光通信用途的光转换器等多个领域。


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