受限纳米孔液晶中盘状分子环的量子化自组装

具有芳香核的盘状分子自发堆砌成线性柱列，沿柱轴具有高的一维载流子迁移率，使其成为功能性自组织物质的突出模型体系。我们通过高分辨率光学双折射与基于同步辐射的 X 射线衍射表明，将热致盘状液晶限制在圆柱形纳米孔中会诱导出由同心圆弯曲柱构成的环形层的量子化形成，该结构在体相中未知。从孔壁开始，这种环自组装在体相各向同性-柱状转变的过冷区域中逐层向孔中心传播，从而可通过微小温度变化可逆地开关单个纳米尺度环。通过建立 Gibbs 自由能相图，我们将相变量子化归因于各层超额弯曲形变能相对于热能的离散性，即便对该近室温体系亦然。给出空间分辨向列序参数、密度图与键取向序参数的 Monte Carlo 模拟证实了受限诱导的柱状环形成及其量子化本质的普适性与鲁棒性。