Kiral sıvı kristallerin sentezi, karakterizasyonu ve faz davranışlarının incelenmesi

Abstract

Maddenin eşsiz bir hali olan sıvı kristaller, dijital göstergeler, sensörler, LCD ekranlar gibi çok geniş bir uygulama alanına sahiptir. Özellikle kiral sıvı kristal moleküller, mesomorfik ve elektro-optik özelliklerinden ötürü oldukça etkileyici bir araştırma konusu ve teknolojik uygulama alanıdırlar. Kiral sıvı kristallerin eğimli smektik fazlarında ferroelektrik ve antiferroelektrikliğin görülmesi özellikle hızlı çevrilme (switching) gösteren gösterge aygıtlarındaki uygulamaları nedeniyle önemlidir. Ferroelektrik malzemelerin çoğu, en az bir tanesi kiral olan esnek iki terminal alkil zincirli sert bir çekirdekten meydana gelen çubuksu (kalamitik) bir molekülden oluşur. Sıvı kristal göstergelerde sıklıkla kullanılan materyaller, kalamitik yapılı ve kiral mesofaz sergileyen termotropik sıvı kristallerdir.Sıvı kristal fazlardaki kiralite çoğunlukla kiral karbon içeren bir grubun moleküler yapıya girişi nedeniyle ortaya çıkar. Mesogen bir ya da daha fazla stereojenik merkeze sahip olabilir ve bunlar mesogenin terminal zinciri boyunca ya da merkezi çekirdekte bulunabilir. Alifatik kuyruğun uzunluğundaki basit bir değişimin sıvı kristalin polimorfizmini kuvvetle etkilediği bilinmektedir. Sıvı kristal molekülde kiral grubun modifikasyonu da hem polimorfizmi, hem de elektro-optik özellikleri önemli ölçüde değiştirebilmektedir. Farklı moleküler yapıya sahip mesogenik moleküllerin olefinik terminal uçlarına takılan siloksan gruplarının ise, sıvı kristal fazların mesomorfik sıcaklık aralığını genişletmeye imkan sağladığı ve mesofazda stabilizasyona neden olduğu görülmektedir.Bu çalışmada, öncelikle ester grubunun bağlayıcı grup olarak moleküler yapıda yer aldığı olefinik ve hidroksi uçlu yeni kiral kalamitik moleküller sentezlenmiş ve olefinik uçlu bileşiklerin hidrosililasyon reaksiyonu ile siloksan türevleri elde edilmiştir. Ayrıca, bağlayıcı ester grubunun yönünün farklandırılmasının mesogenite üzerine etkisi incelenmiştir. Kiral grubun ve siloksan ünitenin aynı molekül içinde yer almasının mesogenite üzerindeki etkilerinin araştırıldığı yeni kiral kalamitik mesogenlerin yapıları, klasik spektroskopik yöntemler (1H-NMR, 13C-NMR, 29Si-NMR ve MS) ve elemental analiz (EA) kullanarak aydınlatılmıştır. Yeni bileşiklerin mesomorfik özellikleri, polarizasyon mikroskobu, diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) ve elektro-optik incelemeleri ile belirlenmiştir. Olefinik uçlu yeni kiral kalamitik mesogenlerde ortaya çıkan smektik mesofaza ait mesomorfik sıcaklık aralıkları, siloksan ünitenin yapıya girişiyle genişlemiş, erime ve berraklaşma noktaları belirgin şekilde azalmıştır.