Caracterización teórico-experimental de conglomerados oscuros

GUSTAVO ADRIAN FERNANDEZ; ANA BELEN SCHVVAL; ROSANA MONTANI; RAÚL GARAY

Bahía Blanca

Encuentro; XXII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2023

INQUISUR UNS

Los dímeros cristalino líquidos curvados presentan un gran interés como nuevos materiales debido a la potencial generación de nuevas mesofases no convencionales donde a los factores tradicionales que influencian el mesomorfismo, como forma, tamaño y polaridad molecular, se agrega la variableconformacional que origina fases quirales a partir de dímeros curvados aquirales. En este estudio se analiza la serie de dímeros nY-m, que presenta un comportamiento no convencional en algunos de sus miembros que forman conglomerados oscuros, DC. Estas son organizaciones supramoleculares en nanocapas con potenciales aplicaciones ya que el índice de refracción de la fase DC puede ser sintonizado por un campo eléctrico externo sin cambiar la birrefringencia, por lo tanto, podrían utilizarse como materiales inteligentes en guías de ondas ópticas, núcleos de fibra óptica, o lentes sintonizables basados en cristales líquidos.El análisis del comportamiento mesomórfico se realizó inicialmente mediante los métodos decalorimetría diferencial de barrido (DSC) y microscopía de luz polarizada (MLP). Varios homólogos de esta serie estudiada de dímeros acodados presentan comportamiento no convencional ya que forman estructuras nanolaminares complejas denominadas conglomerados oscuros.En el caso de 6Y-5 y 8Y-5 se efectuó la caracterización por difracción de rayos X (DRX) acoplado a un estudio computacional de Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). Así, los espaciamientos laminares d observados por DRX se correlacionaron con las longitudes moleculares L calculadas por modelamiento molecular mediante métodos DFT. Las geometrías fueron obtenidas con el método DFT-D3-gCP denominado PBEh-3c [2] utilizando correcciones de efectos del solvente (SMD). Los valores de L permitieron estimar los ángulos de inclinación Ψ del eje molecular longitudinal en la fase condensada. Esta correlación indica que el dímero 6Y-5 (d/L = 47,5/47,5) forma un cristal que a nivel local es laminar ortogonal (Ψ = 0°), mientras que el dímero 8Y-5 (d/L= 48,0/51,5) forma una fase DC que a nivel local es esméctica inclinada (SmC, Ψ = 20°). Asimismo, el modelamiento molecular por DFT indica que el ángulo inter-aromático χ es de 132 °C y es independiente de m. Este valor cae cerca del límite superior, pero fuera del rango preferido (χ = 110-130 °C) para la formación de las mesofases NTB, por lo que esta familia de dímeros impares solo forma fases nemáticas clásicas, que fueron claramente identificadas como tales por las texturas observadas por MLP.