[发明专利]一种有序多孔纳米干涉薄膜中液晶排列取向的测试方法

说明书

本发明公开了一种有序多孔纳米干涉薄膜中液晶排列取向的测量方法，包括以下步骤：a、制备二氧化硅胶体微球/无水乙醇溶液；b、向步骤a制得的溶液中竖直放入玻璃片，制备二氧化硅胶体晶薄膜并进行烷基化处理；c、将步骤b制得的薄膜固定于倒置光学显微镜载物台上，反射光线接入光纤光谱仪，测量薄膜的反射干涉光谱；d、将液晶通入步骤c制备的薄膜上，通入液晶、超纯水，实时测量反射干涉光谱；e、对选定反射干涉光谱波段进行拟合，得到光学厚度，即当前的取向信息；f、再通入表面活性剂，拟合，得到的光学厚度变化，即液晶排列取向变化。本发明对液晶排列取向测量方法更加准确，并且精度取决于光谱仪精度以及光源稳定性。

技术领域

本发明涉及液晶取向表征方法，具体为一种有序多孔纳米干涉薄膜中液晶排列取向的测试方法。

背景技术

近几十年来，液晶材料在显示技术等领域的研究取得了重大进展并获得了成熟的应用。表面活性剂作为一种两亲性物质可以在液体-液晶界面上调控液晶的排列取向，通过表面活性剂与生物分子之间的相互作用，实现生物分子的微量检测，这使其在生物分子相互作用的研究当中存在巨大的潜力。

通过液晶排列取向的变化可以放大和转换被分析物在液晶界面上引起的响应。因此如何实现检测这种取向变化就意义重大。现有技术主要是通过液晶的各向异性，利用偏光显微镜观察液晶光学形貌的变化来实现液晶排列取向的检测。这种检测手段容易受到偏振片制备精度以及角度测量精度的影响，使得液晶排列取向角度的变化检测不能实现量化。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种利用反射干涉光谱、测量准确、精度高的有序多孔纳米干涉薄膜中液晶排列取向的测试方法。

技术方案：本发明所述的一种有序多孔纳米干涉薄膜中液晶排列取向的测量方法，包括以下步骤：

a、制备质量体积比为1～2％的二氧化硅胶体微球/无水乙醇溶液；

b、以玻璃片为二氧化硅胶体晶薄膜的基底，玻璃片在20～25℃下浸泡于食人鱼洗液中8～16h，然后使用纯净水冲洗4～5次，超纯水冲洗4～5次，在100～110℃下烘干8～16h，向步骤a制得的溶液中竖直放入玻璃片，在20～25℃下采用垂直蒸发法在玻璃片表面制备二氧化硅胶体晶薄膜，反应时间为5～7天，并进行烷基化处理；

c、将步骤b制得的厚度为2500～4500nm的二氧化硅胶体晶薄膜固定于光学基底上，将基底水平放置于倒置光学显微镜载物台上，调节显微镜载物台，使光斑对焦于薄膜上，将显微镜光路中反射光线通过光纤接入光纤光谱仪，测量二氧化硅胶体晶薄膜的反射干涉光谱；

d、将液晶通入步骤c制备的薄膜上，使得液晶以0.3～0.4mL/min的流速进入薄膜的孔隙中，温度保持在35～40℃，接着利用蠕动泵以0.3～0.4mL/min的流速向薄膜中通入超纯水，冲洗掉未结合的液晶分子，实时测量反射干涉光谱；

e、对选定反射干涉光谱波段进行谱线拟合，经过计算得到光学厚度该光学厚度，即当前的取向信息；

f、再向薄膜中通入浓度为0.25～1mmol·L^-1的表面活性剂，表面活性剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠中的任意一种，实时进行谱线拟合，得到的光学厚度变化即可反映液晶在有序多孔纳米薄膜中的排列取向变化。

其中，步骤b中烷基化处理包括以下步骤：

(1)配制浓度为5～6mmol·L^-1的十八烷基三氯硅烷或1～2mmol·L^-1N-二甲基-N-十八烷基-3-氨丙基三甲基甲硅烷基氯化物烷基化试剂；

(2)将有序多孔二氧化硅胶体晶薄膜放入步骤(1)的溶液中30～40min；

(3)将经过步骤(2)处理的薄膜用二氯甲烷冲洗干净，氮气冲干，备用。