揭示液晶中纳米尺度分子组织的低温原子探针层析成像方法
材料科学
2025-12-09 v2 化学物理
摘要
液晶（LC）已被广泛研究，但其分子组织的完整纳米尺度图景仍难以获得，因为传统技术面临空间分辨率与化学分辨率之间的内在权衡。这里，低温原子探针层析成像（cryo-APT）被引入作为液晶材料的一种新型分析方法，以4'-戊基-4-氰基联苯（5CB）和4'-辛基-4-氰基联苯（8CB）作为代表性模型化合物。这得益于一种针对小有机分子优化的定制低温聚焦离子束（cryo-FIB）方案。该方法实现了完整分子和诊断性片段的可控场蒸发，在保留超过90%分子的同时保持了四种特征解离模式。通过将这些碎片化特征与来自探针尖端几何形状推导出的局部电场进行空间关联，我们揭示了CB分子的场导向解离路径。同时，完整分子离子的分布使得材料结构的纳米尺度可视化成为可能：我们在向列相中解析了5CB和8CB的均匀混合，并在过冷8CB样品中直接观察到了亚纳米级晶格层状结构，其与周围非晶基质的对比暗示了固-液界面的存在。本工作建立了cryo-APT作为液晶研究的新强大分析平台，并揭示了其在软物质系统中的广泛应用潜力。
引用
@article{arxiv.2512.03734,
title = {Revealing Nanoscale Molecular Organization in Liquid Crystals via Cryogenic Atom Probe Tomography},
author = {Kuan Meng and Kang'an Wang and Sebastian Eich and Pierre Nacke and Johanna R. Bruckner and Patrick Stender and Frank Giesselmann and Guido Schmitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.03734},
year = {2025}
}