Abstract
本研究經仔細的分子設計合成含雙苯乙炔(tolane)系及偶氮苯( azobenzene)系二類具功能性的側鏈液晶高分子, 詳細探討各組成因子-- 如聚合物主幹、間距長度、端基種類、側面取代基、液晶團基長度及連接 基種類對其液晶相、熱性質及其排列結構之影響。並評估所合成聚合物在 非線性光學材料及光記憶材料上之應用性。結果顯示, 聚矽烷氧聚合物均 無液晶相形成, 且有部份交聯現象發生, 大部分聚甲基丙烯酸酯類聚合物 均顯現互變性液晶相。柔軟間距長度與端基本性均對聚合物之熱性質及液 晶相扮演重要角色: 含長柔軟間距之聚合物顯現出寬廣的液晶範圍及規則 的液晶相; 末端為三氟烷者顯現較規則的液晶中相, 且所合成具強極性端 基者之聚合物所生成之smectic 相分子排列皆為反鄰位對稱雙層( antiparallel bilayer)結構, 其曾據受溫度影響。此外, 於液晶基上加 入側面取代基、增加液晶團基長度(如phenyltolane, phenylazotolane) 及改變連接團基種類(ether, amine)對液晶中間相及熱性質之影響, 研 究中亦一併加以討論。所合成含非線性光學發色團基之聚合物經電場處理 後, 可顯現二階非線性光學特性, 其值和團基濃度及本性有關。高濃度與 強的推--拉電子共軛團基之聚合物有大的二階非線性光學係數d 值, 特別 是具液晶團基本質之非線性發色團基化合物除顯現大的d 值外, 亦有較穩 定的長時間安定性。實驗中測得聚合物2P其d33 值為 22.6 pm/V,室溫下 長時間安定性可達80, 且tolane和 phenyltolane兩類液晶團基化合物 有短的 cut-off 值, 可應用於紫光倍頻上。在光記憶材料方面, 研究 中亦發現所合成之偶氮苯類聚合物皆具光讀寫功能, 尤其是含偶氮苯團基 之側鏈液晶聚合物, 不論是在光記憶性、解析力、穩定性成膜性及應答速 度上, 均顯現最佳值, 是非常理想的功能性高分子材料, 可應用在光資訊 儲存材料上。 The goal of this study is to design and synthesize novel second order nonlinear optical side-chain liquid crystalline polymers with tolane mesogens, to further characterize the mesophase and the structure packing of the synthesized materials,and most importantly to study the influence of liquid crystal structures on the nonlinear optical properties of the polymers. In addition, side- chain liquid crystalline polymers containing azobenzene dye for the optical data storage applications have been synthesized.