偶氮苯取代吡唑啉衍生物PMMA薄膜的光诱导双折射性质研究

芳香族偶氮化合物的顺反异构化反应长期以来一直受到人们的关注 [1,2 ] .当把偶氮生色团引入到聚合物中时 ,在线性偏振光的激发下 ,偶氮生色团能发生“反 -顺 -反”光异构化循环 ,并且偶氮发色团会沿着偏振光偏振方向的法线重新取向 ,从而导致光致双折射现象的发生 [3 ] .因此 ,这类聚合物在光学存储 [4 ] 、光学开关和全息光栅 [5] 等方面具有重要的应用价值 .为研究偶氮苯的结构对光诱导双折射性质的影响 ,本文制备了偶氮苯取代的三苯基吡唑啉衍生物 ,并把其掺杂入 PMMA中 ,研究了薄膜的偏振光诱导光致双折射性质 ,讨论了温度对其光致双…     

光电关联显微镜技术快速定位样品台的设计及应用

光电关联显微镜技术结合了光学显微镜与电子显微分析技术,可获得样品同一位置的光学图像和高分辨电子图像,以实现更全面准确的样品表征,因而被广泛应用于材料科学、光学工程等学科.相较于传统非联用技术,光电关联显微镜技术可快速获取同一区域样品对应的光学图像、电子图像以及光谱信息等样品特征.为此,通过微纳加工技术制备了带有快速定位功能的光电关联显微镜样品台,结合能谱定位系统实现特定区域样品快速定位、跨尺度多维度表征,对相关科研工作具有重要意义.     

热致液晶共聚酯对聚丙烯结晶的诱导作用

用差示扫描量热法和光学解偏振法研究了热致液晶性芳香共聚酯与聚丙烯共混物的等温和非多温结晶行为.结果表明,这一热致液晶聚合物对聚丙烯结晶有诱导成核和加速作用.当共聚酯含量在2-5％之间时,聚丙烯的结晶速率最快.偏光显微镜的观察揭示出在聚丙烯熔体中原位形成的液晶聚合物微纤诱导了聚丙烯横穿晶的形成.     

高低分子量聚环氧乙烷及其共混物的冷结晶行为研究

通过溶液共混法制备了不同重量比的相对分子质量为10000g/mol(10k)和200000g/mol(200k)的聚环氧乙烷(PEO)的共混物,并利用偏光显微镜(POM)、广角X光衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)研究了PEO及其共混物的冷结晶现象。结果表明,PEO共混物在冷结晶的过程中,偏光显微镜图中同一球晶的内外部分亮度不同,即形成内外双折射明显的球晶,研究发现这种现象并不是因为晶型变化引起的,推断是由于共混物在淬冷后升温至20℃的过程中就开始结晶,低温形成的片晶较薄,在20℃等温结晶时形成的片晶较厚,厚度的差别导致了双折射现象。共混物中分子量为200k的PEO提供了结晶成核点,10kPEO起到了溶剂化作用,有利于晶体的成核与生长,所以共混物中大球晶出现的比例比纯物质高。而且随着共混物中10kPEO含量的增加,升温过程中样品结晶的比例增大,球晶中暗处的半径增大。     

一种新型联萘基旋光共轭聚合物的圆二色谱和圆偏振荧光光谱

众所周知 ,聚合物的光电性质依赖于聚合物链的构象和 (或 )组成 ,通过在聚合物上引入手性单元 ,采用圆二色谱 ( CD)和圆偏振荧光光谱 ( CPL)等方法可表征聚合物结构 [1] .近年来 ,由于圆偏振光可用作光数据存储和液晶显示器背景光 [2 ] ,人们开始注重共轭聚合物圆偏振光材料的研究 .共轭聚合物的光致和电致圆偏振光的现象由一种带手性侧链的聚噻吩[3 ] 和一种带手性侧链的聚 (对苯撑乙烯 ) [4 ]产生 ,但它们的圆偏振荧光度 (用不对称因子 glum=2 ( IL-IR) / ( IL+IR)表示 ,IL 和 IR 分别指左圆偏振光强度和右圆偏振光强度 )相对较低 …     

原子力显微镜研究高分子超薄膜结晶机理及功能化调控

近十年来,随着功能高分子单晶(含单层或寡层片晶)工程及应用研究的不断深入,除了纳米尺度结晶形貌的表征以外,多功能原子力显微镜还被用于研究分子结构、结晶条件和后处理条件对功能高分子晶体性能(电、热、光、磁等)的影响,进一步还可采用扫描探针加工技术(机械刻蚀、电致刻蚀和热致刻蚀等)对其性能进行调控以构筑功能化聚集态结构和微图案.另一方面,超薄膜中单层或寡层片晶可为研究高分子结晶提供合适的模型体系,与原子力显微镜相结合,不但可以原位、实空间、高分辨地研究高分子的成核与生长过程(生长形态演变和生长动力学),还可以用于研究亚稳态折叠链片晶厚度和形态随热处理温度与时间的演化,从而加深对片晶内有序差异、片晶增厚与熔融行为和自诱导成核的认识.     

Nd∶GdVO4单晶的生长、位错和形貌

用提拉法生长出掺钕钒酸钆(Nd∶GdVO4)单晶, 并且采用化学浸蚀法在偏光显微镜下观察了位错蚀坑, 测定了(100)面晶体位错密度为600 个/mm2.观察了不同提拉方向的晶体生长形貌, 可采用简单光学方法确定晶体方向.     

利用扫描近场光学显微镜的偏振衬度对各向异性微晶的观察

利用扫描近场光学显微镜的偏振衬度对罗丹明6G的微晶进行观察,结果表明,用圆偏振入射光进行观察时,光学图像与表面形貌图有很好的对应关系。而用线偏振入射光进行观察时,随着入射偏振态的不同,成像差别较大:当偏振态方向沿着具有各向异性吸收的晶粒主吸收方向时,在垂直于主吸收方向上有很高的衬度,但图像分辨率较低;而入射偏振态垂直于主吸收方向时,衬度降低,分辨率提高;在与主吸收方向成45°角入射时,可以得到分辨率和衬度都比较好的图像。     

热致液晶含氯侧基聚芳醚酮的单晶状条带织构

通常主链液晶高分子在受到剪切作用时 ,分子微纤呈周期性锯齿状排列 ,其光学效应表现为在偏光显微镜下可观察到相互平行且与剪切方向垂直的条带织构 [1] .而厚度适中的主链液晶聚合物薄膜经过热处理 ,即使没有受到剪切取向的作用 ,介晶微区的尺寸发展到一定大小时也会形成条带织构 ,即所谓结晶诱导[2 ] 和固化诱导 [3,4 ] 的条带织构 .在所报道的条带织构中 (包括剪切和非剪切 ) ,分子链均平行于膜平面 .本文研究发现 ,热致液晶氯代聚芳醚酮的薄膜样品在其高有序液晶温区经热处理 ,可形成结晶诱导的单晶状条带织构 ,其分子链垂直于膜平面 .…     

高分子结晶和熔融行为的Flash DSC研究进展

近年来,作为常规示差扫描量热仪(DSC)技术的发展,商业化的快速扫描芯片量热技术(fast-scan chip-calorimeter,FSC)对推动高分子结晶学研究进展发挥了重要的作用.本文首先介绍了闪速示差扫描量热仪Flash DSC的研发历程及其对高分子结晶样品的测试技术,然后举例介绍了其在高分子结晶和熔融行为研究中的一些应用,包括总结晶动力学、晶体成核动力学、成核剂和填料对结晶的影响、共聚单元对结晶的影响、多重熔融峰的鉴定、折叠链片晶的不可逆和可逆熔化、以及极性大分子晶体的熔融等.Flash DSC极大地扩展了扫描温度速率范围,使得其研究的时间窗口能与实际高分子材料加工过程和计算机分子模拟的时间窗口相互匹配,所提供的综合信息有助于我们更好地理解高分子结晶、退火和熔融行为的微观机理.     

原子力显微镜针尖诱导聚氧乙烯熔体结晶的研究

原子力显微镜(AFM)是研究高分子结晶行为的一种重要实验手段.在使用AFM原位观察高分子结晶时,为保证能真实地反映结晶过程,一个必须注意的问题是要避免AFM针尖的影响.与此同时,人们考察了在AFM扫描时针尖诱导高分子结晶成核的情况.若使用AFM接触模式(contactmode),扫描时容易造     

胆甾相液晶螺旋方向的光调控

光响应胆甾相液晶是一类在光刺激下通过改变液晶分子排列调控光学特性的智能“软”光子晶体材料,其分子自组装形成周期性螺旋结构,选择性地反射与自身螺旋方向相同的圆偏振光。近年来,利用光刺激诱导胆甾相液晶在左手螺旋和右手螺旋之间发生螺旋翻转的研究引起了广泛关注。胆甾相液晶的螺旋翻转能够改变反射光的圆偏振特性,有望拓展光子晶体材料在可调节滤光器、防伪与加密技术、圆偏振激光器、三维显示等领域的潜在应用。本综述重点关注光响应胆甾相液晶螺旋翻转的研究进展;总结了调控胆甾相液晶螺旋方向的两种主要策略：(1)直接引入螺旋性可逆转变的光响应手性分子开关,(2)利用光响应手性分子开关和与之螺旋性相反的手性掺杂剂之间的手性竞争;分析了分子空间构型转变对调控螺旋翻转程度的影响;并讨论了不同材料体系面临的挑战以及未来的发展方向。     

基于光学成像技术的单颗粒电化学研究

光学显微镜技术具有高时空分辨率、高通量、高灵敏度、非接触等优点,十分适合于微观、异相界面的电子转移过程研究,因而在单颗粒电化学分析中展现出良好的应用前景.结合本课题组的研究工作,本文主要介绍了单分子荧光显微镜、表面等离激元共振显微镜、暗场显微镜及电化学发光四种光学显微技术在单纳米粒子电化学研究方面取得的最新研究进展,最后展望了光学显微镜成像技术的应用前景和挑战.     

甲壳素类液晶高分子的研究--用CD谱研究N-邻苯二甲酰化壳聚糖溶致胆甾相的形成临界浓度

N邻苯二甲酰化壳聚糖在多种常见有机溶剂中能形成胆甾液晶相.用圆偏光二向色性谱(CD)研究了N邻苯二甲酰化壳聚糖的DMF、DMSO、DMAC和吡啶4种溶剂体系,在形成溶致胆甾液晶相前后的手性变化信息.CD谱图上观测到两类吸收,即在400nm附近较宽的吸收和330nm附近较尖锐的吸收.前者归属于胆甾相层片的超分子螺旋构象,而后者可以归属于分子链的螺旋构象.圆偏光二向色性可以作为测量胆甾液晶临界浓度的一种手段,它能捕捉到胆甾螺旋层片出现那一瞬间的浓度,以CD谱上在波长400nm左右刚出现肩峰的浓度为临界浓度,其值均比偏光显微镜法低1%,说明其灵敏度比偏光显微镜法高,且避免了偏光显微镜法的某种主观性.分别用两种方法旋转玻片进行CD测试,结果证明线性二向色性分量和双折射分量对胆甾层片螺旋的CD信号强度没有大的影响.     

热处理对尼龙6及其与聚酰胺嵌段共聚物共混体系晶体熔融行为和结晶结构的影响

采用溶液共混-共沉淀的办法获得尼龙6及聚酰胺嵌段共聚物/尼龙6共混体系粉末,样品在260℃下熔融之后经程序降温的方法得到非淬火样品,然后分别在190℃下高温退火不同时间(0~48 h),采用示差扫描量热仪(DSC)、广角X射线衍射仪(WAXD)、偏光显微镜(POM)等表征手段研究热处理对体系晶体熔融行为和结晶结构的影响.结果表明,(1)在相同的热历史条件下,嵌段共聚物的存在影响了尼龙6的结晶行为及结晶结构;(2)退火处理对两种样品有着不同的影响,对于尼龙6体系,退火处理促进了非晶相向晶相的转变,大大提高样品的结晶完善程度和结晶度;对于共混体系,退火处理同样促进了非晶相向晶相的转变,同时形成新的α型和γ型结晶,体系的结晶完善程度明显提高,退火48 h后,结晶度比原始样品提高约84%.     

高分子平衡熔点的统计热力学及相关分子能量参数的估算

高分子晶体普遍存在于塑料和合成纤维等合成高分子以及纤维素、淀粉、蚕丝和蜘蛛丝等天然高分子之中.高分子晶体的平衡熔点是我们了解其热力学性质的基本参数之一.在本文中我们首先介绍如何藉助格子模型和平均场假定来统计计算可结晶高分子溶液的配分函数,接着推导出微观分子间相互作用参数(即链单元间局部的平行排列相互作用)与高分子本体平衡熔点之间的关系.最后,我们由平衡熔点的实验数据来推算几种高分子的微观平行排列相互作用参数.     

聚(ε-己内酯)薄膜结晶形貌及分子取向研究

用匀胶机通过溶液铸膜方法在硅片和铝箔基板上分别制备具有不同厚度的聚(ε-己内酯)(PCL)薄膜. 通过原子力显微镜(AFM)和偏光衰减全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)对薄膜中PCL的结晶形貌、 片晶生长方式及分子链取向进行了研究. AFM结果表明, 在200 nm或更厚的薄膜中, PCL主要以侧立(edge-on)片晶的方式生长; 对于厚度小于200 nm的薄膜, PCL片晶更倾向于以平躺(flat-on)的方式生长. 这种片晶生长方式的改变在硅片和铝箔基板上都表现出同样的倾向. 此外, 在15 nm或更薄的薄膜中, PCL结晶由通常的球晶结构变为树枝状晶体. 偏光ATR-FTIR结果表明, 当膜厚小于200 nm时, 薄膜结晶中PCL分子链沿垂直于基板表面方向取向, 并且膜越薄, 取向程度越高, 与AFM的观测结果一致.     

聚乙烯在氧化铝模板中的结晶与取向行为

用多孔阳极氧化铝(AAO)模板制备了直径为200nm的聚乙烯(PE)纳米纤维,并用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、偏光显微镜(PLM)和X-射线衍射(XRD)方法研究了PE在二维圆柱状受限条件下的结晶与取向行为.FTIR研究表明,由于模板的限制作用,PE纳米纤维的结晶度低于本体.同时,PE纳米纤维晶体的b轴平行于模板孔洞的方向取向,而a轴垂直于孔洞的方向取向.XRD结果进一步证明,在纳米孔洞中PE晶体的b轴平行于纳米孔洞方向.PLM结果表明,在结晶过程中,晶体主要是在模板与本体的界面处成核,然后晶体呈发散状向本体和纳米纤维中竞争生长.由于PE晶体的b轴是其生长速率最快的方向,在本体中形成典型的环带球晶形貌;而在二维圆柱受限条件下,只有沿孔洞方向生长的晶体才能增长,而其它生长方向则受到抑制,造成PE晶体的b轴沿孔洞方向优先取向.     

圆偏振光在手性聚合物合成与结构调控中的应用

手性是自然界中普遍存在的有趣现象之一,在生命体中手性大分子特有的不对称结构在维持生命过程、新陈代谢和进化等面均起着决定性作用.受此启发,合成具有新型结构的光学活性聚合物,研究其独特的物理化学性质和功能已成为当今高分子领域研究的热点.左旋和右旋的圆偏振光已被广泛应用于氨基酸衍生物的不对称光合成、光分解和去消旋化反应,以及诱导含有偶氮苯或三苯胺等特定功能基团的超分子组装体或无机纳米粒子形成稳定螺旋结构.本文详细地介绍了圆偏振光辐照在手性聚合物合成与螺旋结构调控中的应用,初步揭示了圆偏振光的作用机制以及优势,归纳总结了已取得的研究进展,并对圆偏振光在手性聚合物合成与结构调控中的应用及发展进行了简单的评述和展望.     

原子力显微镜原位观察球晶界面上片晶的生长

当结晶聚合物由熔融冷却或从浓溶液中析出结晶时 ,在不存在应力和流动的情况下 ,一般形成球晶 .球晶在一定的生长时期内呈现球形外观 ,在偏光显微镜下通常呈现Maltese黑十字消光图样 .球晶作为一种常见的结晶形态 ,由片晶堆积而成[1,2 ] .Keith和Padden认为形成球晶的体系包含杂质和聚合物链 ,由于杂质在片晶生长界面的富集导致片晶产生小角度分叉 ,这样片晶能填满球状的空间[1,2 ] .近年来的研究表明球晶是由一个片晶开始生长 ,片晶在生长过程中不断的诱导成核使片晶分叉 ,首先形成片晶捆束 ,然后片晶向各个方向发散生长 ,最终形成球晶[3…