Marko Prehm

Komplexe Mesophasenstrukturen polyphiler Blockmoleküle

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Naturwissenschaftlichen Fakultät II der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 21.12.2006

Abstract
Die Untersuchung der flüssigkristallinen Eigenschaften niedermolekularer Blockmoleküle hat sich in den letzten Jahren zu einem interessanten Forschungsgebiet entwickelt. Zu einer wichtigen Klasse derartiger Moleküle zählen kalamitische Bolaamphiphile mit flexiblen lateralen Substituenten. Die Kombination von amphiphiler Selbstorganisation und das Bestreben zur parallelen Orientierung der rigiden Segmente führt dabei zu neuen, außergewöhnlich komplexen Mesophasenstrukturen.
Die vorliegende Arbeit umfasst die Synthese neuer lateral substituierter Bolaamphiphile und eine eingehende Charakterisierung ihrer flüssigkristallinen Eigenschaften mittels Polarisationsmikroskopie, DSC und röntgenographischer Methoden. Sowohl die Größe des lateralen Substituenten als auch dessen chemische Natur (Alkyl-, Perfluoralkyl- und Carbosilangruppen) wurde systematisch variiert. Die synthetisierten Verbindungen zeigen eine große Bandbreite neuer komplexer Mesophasen. Von besonderem Interesse sind dabei kolumnare Phasen mit Zylinderstrukturen, korrelierte und nicht korrelierte lamellare Phasen sowie kubische Mesophasen mit core-shell Morphologie.

The investigation of the mesomorphic properties of low molecular weight block molecules has become a field of increasing interest in the last few years. Rigid bolaamphiphiles with flexible lateral chains represent an important class of such compounds. The combination of amphiphilic self-organization with the driving force for parallel arrangement provided by rigid segments leads to the formation of novel exciting complex mesophase structures.
The subject of this work is the synthesis of novel lateral substituted bolaamphiphilic molecules and the characterization of their liquid crystal properties by means of polarizing microscopy, DSC and X-ray scattering. The size of the lateral substituents as well as their chemical nature (alkyl, perfluoroalkyl and carbosilane units) was changed systematically. The synthesized compounds show a wide variety of new complex mesophases. Of particular interest are: columnar phases with cylinder structures, correlated and non-correlated lamellar phases as well as cubic phases with core-shell morphology.

Keywords:
Blockmoleküle, Bolaamphiphile, Mikrosegregation, kolumnare Phasen, lamellare Phasen, kubische Phasen, Röntgenbeugung, Chiralität

block molecules, bolaamphiphiles, microsegregation, columnar phases, lamellar phases, cubic phases, X-ray scattering, chirality

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Inhaltsverzeichnis
Titelblatt, Inhaltsverzeichnis, Abkürzungen und Symbole (I-VI)
1 Einleitung und Motivation (1-13)
2 Synthese (14-27)
3 Flüssigkristalline Eigenschaften und Phasenstrukturen (28-99)
4 Zusammenfassung (100-106)
5 Experimenteller Teil (107-156)
Literaturverzeichnis (157-162)
Anhang (8, A1-A87)
Publikationsliste