第一章 序論
1.4 彎角型液晶
1.4.1 香蕉型液晶分子之分類
目前香蕉型液晶的命名是依據1997年12月在柏林召開的”非掌性
分子之掌性特性研討會”結論名之。當時發現的七種香蕉型液晶相依 照發現的順序名為B1-B7其中B3及B4證實為結晶相，其餘的香蕉型液 晶相為可流動的層列相。B2及B5具有可調控的鐵電與反鐵電特性。B1
及B7是屬於二維空間一致性的液晶相。B6則為交錯(Intercalated)的液 晶相。在此僅針對數個香蕉型液晶相做簡單的介紹。
1. B1相
B1 phase也稱之為 SmAb或XB1，為一2D相並相似於正交晶格 (rectangular lattice)，屬於類似盤狀分子中的垂直管柱 (columnar) 液 晶，簡稱為 Colr。除了一般的B1排列外，Diele也在2003年發表了與 以往不同分子排列B1液晶相，稱之為B1rev。其中還有具傾斜角度排列 的B1相，如圖1-5所示[43]。圖1-5，B1相在高溫下由澄清點慢慢冷卻會
長出樹狀突出 (denritic nuclei)，漸漸合併為馬賽克紋理 (mosaic texture)。[44]
B1 B1rev B1revt
圖 1-5 典型 B1相分子排列示意圖
圖 1-6 (a) 由澄清相降溫到 B1相時長出樹枝狀紋理圖 (b) 降溫後樹 枝狀結構持續成長形成馬賽克紋理圖 (c) B1t液晶相紋理圖
2. B2相
B2 phase 也可命名為 smAb、Sx1、smX1、M1、XB2 或 SmCPA。 具有B2液晶相的分子是在香蕉型液晶中累積最多研究結果的，如此吸
引科學家研究的原因是在於其鐵電性與反鐵電性在電場下可調控的 特性。B2液晶相的分子同時相對於層法線方向具一傾斜角，如層列相 C2 對稱，並且此排列為具有極性層列C相，故以SmCP命名(P代表 polar)。此液晶相在給予電場下會有四種可能的鐵電與反鐵電分子構 形的轉換: SmCAPA、SmCSPA、SmCAPF、SmCSPF。如圖1.7所示[45]，
其 中SmCA(S)代 表 兩 層 分 子 間 屬 於 同 向(S) 或 者 反 向 (A) 傾 斜 ， SmCA(S)PA(F) 代表具有鐵電(F)或者反鐵電(A)的特性。圖1-8為B2 phase 之液晶相紋理圖。
圖1-7 B2相下的四種SmCP 堆積方式
圖1-8 B2香蕉型液晶相之 Focal-conic-like 紋理圖
3. B4相
B4 Phase由於在紋理圖中有藍色的特徵又稱做blue phase，也稱為 SmX3，在結構上為三維的秩序 (crystalline-like)。如圖1-9所示[46]其層 與層間為扭轉結構 (twisted structure like)，如同 TGB 相 (twisted grain boundary phase)，圖1-10為B4 phase的偏光紋理圖。具有B4相的
液晶最近被研究的重點在於其光學活性特質，Watanabe在blue phase 下不同深淺顏色的區塊間得到不同旋性方向的CD訊號[47]。由此，B4
光學應用的研究便發展起來。
圖1-9 B4 Phase (TGB) 分子排列示意圖
圖 1-10 B4 phase 之液晶相紋理圖
4. B5相
目前為止，只有少數的香蕉型液晶具有B5相。大部分發生在B2 冷卻過程，其相轉移熱焓值及紋理圖的變化都很小。主要證據可在
X-ray 廣角範圍找到明顯的改變，而在高溫的時候具有反鐵電的特 性 ； 在 較 低 溫 的 時 候 呈 現 鐵 電 的 性 質 ， 表 示 此 化 合 物 有 雙 穩 態 (bistable) 的切換。B5 phase 和 B2 phase 同時都有相同的對稱性 (symmetry) 和光電上的應答；此外 B5 phase 的黏度比B2 phase 還 大，但還是可以在施加電場下重定向 (reorient)。
5. B6相
B6相 為 插 入 型(intercalated) 層 列 相 ， 具 有 相 似 於 扇 狀 紋 理 (fan-shaped texture)，所以為 smectic A 的一種。
圖1-11 (a) B6液晶相之分子排列圖 (b) 扇狀 B6液晶相之紋理圖
6. B7相
B7相為一個螺旋超結構 (helical super-structure)，也是2 D或3 D結 構，其分子排列如圖1-12所示。此類液晶相光學活性性質與B4相類 似，在偏光顯微鏡下可以觀察到不同的光學區塊但是最著名的紋理圖 是 類 似“spiral-domain” 、 “telephonewire-like” 、 “myelinic” 紋 理 或 是
DNA-like (如圖1-13所示) 。當施加電場於B7液晶分子時，具有鐵電 應答的特性。
圖1-12 B7液晶相之分子排列示意圖
圖 1-13 B7液晶相紋理圖