Một mesophase tinh thể lỏng được gọi là lyotropic (một portmanteau của lyo- "hòa tan" và -tropic "thay đổi") nếu được hình thành bằng cách hòa tan một mesogen lưỡng tính trong một dung môi thích hợp, trong điều kiện thích hợp nhiệt độ và áp suất. ^[1] Một hỗn hợp xà phòng và nước là một ví dụ hàng ngày của một tinh thể lỏng lyotropic.

Trong lịch sử, thuật ngữ này được sử dụng để mô tả hành vi phổ biến của các vật liệu cấu tạo từ các phân tử lưỡng tính khi bổ sung dung môi. Các phân tử như vậy bao gồm một nhóm ưa nước ưa nước (có thể là ion hoặc không ion) gắn liền với một nhóm kỵ nước, ghét nước.

Sự phân tách pha vi của hai thành phần không tương thích trên thang đo nanomet dẫn đến kiểu sắp xếp dị hướng kéo dài do dung môi ^[2] khác nhau, tùy thuộc vào sự cân bằng thể tích giữa phần ưa nước và phần kỵ nước. Đổi lại, chúng tạo ra thứ tự dài của các pha, với các phân tử dung môi lấp đầy không gian xung quanh các hợp chất để cung cấp tính lưu động cho hệ thống. ^[3]

Trái ngược với tinh thể lỏng nhiệt. Do đó, tinh thể lỏng lyotropics có một mức độ tự do bổ sung, đó là nồng độ cho phép chúng tạo ra một loạt các giai đoạn khác nhau. Khi nồng độ của các phân tử amphiphilic tăng lên, một số loại cấu trúc tinh thể lỏng lyotropic khác nhau xảy ra trong dung dịch. Mỗi loại khác nhau có một mức độ khác nhau về trật tự phân tử trong ma trận dung môi, từ các micelle hình cầu đến các hình trụ lớn hơn, hình trụ thẳng hàng và thậm chí các khối tổng hợp hai lớp và nhiều vách. ^[4]

Các loại hệ thống lyotropic ]

Ví dụ về các hợp chất amphiphilic là muối của axit béo, phospholipids. Nhiều chất lưỡng tính đơn giản được sử dụng làm chất tẩy rửa. Một hỗn hợp xà phòng và nước là một ví dụ hàng ngày của một tinh thể lỏng lyotropic.

Các cấu trúc sinh học như protein dạng sợi hiển thị tương đối dài và được xác định rõ ràng là hydrophobic và hydrophilic '' khối '' của aminoaxit cũng có thể hiển thị hành vi kết tinh lỏng lyotropic. ^[5]

Tự lắp ráp amphiphile ]

Một chất hoạt động bề mặt linh hoạt lưỡng tính điển hình có thể hình thành tập hợp thông qua quá trình tự lắp ráp, kết quả của sự tương tác cụ thể giữa các phân tử của mesogen amphiphilic và dung môi không mesogen.

Trong môi trường nước, động lực của tập hợp là "hiệu ứng kỵ nước". Các cốt liệu được hình thành bởi các phân tử amphiphilic được đặc trưng bởi các cấu trúc trong đó các nhóm đầu ưa nước tiếp xúc với bề mặt của chúng với dung dịch nước, che chắn các chuỗi kỵ nước tiếp xúc với nước.

Đối với hầu hết các tập hợp hệ thống lyot chỉ xảy ra khi nồng độ của amphiphile vượt quá nồng độ tới hạn (được gọi là nồng độ micelle quan trọng (CMC) hoặc nồng độ tập hợp tới hạn (CAC)).

Ở nồng độ amphiphile rất thấp, các phân tử sẽ được phân tán ngẫu nhiên mà không có bất kỳ trật tự nào. Ở nồng độ cao hơn một chút (nhưng vẫn thấp), trên CMC, các tập hợp amphiphile tự lắp ráp tồn tại dưới dạng các thực thể độc lập ở trạng thái cân bằng với các amphiphile đơn phân trong dung dịch, nhưng không có thứ tự định hướng hoặc vị trí (dịch). Kết quả là, các pha là đẳng hướng (tức là không phải là tinh thể lỏng). Những sự phân tán này thường được gọi là "giải pháp micellar", thường được ký hiệu là ký hiệu L ₁ trong khi các tập hợp hình cầu cấu thành được gọi là "micelles".

Ở nồng độ cao hơn, các hội đồng sẽ được ra lệnh. Các pha tinh thể lỏng lyotropic thực sự được hình thành khi nồng độ amphiphile trong nước tăng lên vượt quá điểm mà các tập hợp micellar buộc phải được xử lý thường xuyên trong không gian. Đối với các amphiphile bao gồm một chuỗi hydrocarbon duy nhất, nồng độ tại đó các pha tinh thể lỏng đầu tiên được hình thành thường nằm trong khoảng 25 dòng30 wt%. ^{[ trích dẫn cần thiết ]}

và thành phần / nhiệt độ [ chỉnh sửa ]

Pha tinh thể lỏng đơn giản nhất được hình thành bởi các micelle hình cầu là "khối micellar", ký hiệu là ký hiệu I ₁ . Đây là một pha đẳng hướng quang học có độ nhớt cao, trong đó các mixen được sắp xếp trên một mạng tinh thể. Ở nồng độ amphiphile cao hơn, các micelle hợp nhất để tạo thành tập hợp hình trụ có chiều dài không xác định, và các hình trụ này được sắp xếp trên một mạng lục giác có khoảng cách dài. Pha tinh thể lỏng lyotropic này được gọi là 'pha lục giác', hay cụ thể hơn là pha lục giác 'cấu trúc liên kết thông thường' và thường được ký hiệu là ký hiệu H _I .

Ở nồng độ cao hơn của amphiphile, "pha lamellar" được hình thành. Pha này được ký hiệu là ký hiệu L _α và có thể được coi là tương đương lyotropic của một mesophase smectic. ^[1] Giai đoạn này bao gồm các phân tử amphiphilic được sắp xếp trong các lớp hai lớp cách nhau bởi các lớp nước. Mỗi lớp kép là một nguyên mẫu của sự sắp xếp lipit trong màng tế bào.

Đối với hầu hết các chất lưỡng tính bao gồm một chuỗi hydrocarbon duy nhất, một hoặc nhiều pha có kiến ​​trúc phức tạp được hình thành ở nồng độ trung gian giữa các pha cần thiết để tạo thành pha lục giác và các pha dẫn đến sự hình thành pha lamellar. Thường thì pha trung gian này là pha khối không liên tục.

Các phân tử vật chủ [ chỉnh sửa ] Có thể các phân tử cụ thể bị hòa tan trong mesophase lyotropic, nơi chúng có thể nằm chủ yếu bên trong, bên ngoài hoặc trên bề mặt của cốt liệu. . như thăm dò để phát hiện các thuộc tính cấp độ phân tử của toàn bộ mesophase trong các kỹ thuật phân tích cụ thể. [6] Các đại phân tử dạng que [ chỉnh sửa ] Thuật ngữ lyotropic cũng đã được áp dụng cho tinh thể lỏng các pha được hình thành bởi một số vật liệu polyme nhất định, đặc biệt là các pha bao gồm các đại phân tử giống như que cứng, khi chúng được trộn với các dung môi thích hợp. Ví dụ như sự đình chỉ của các loại vi-rút giống như vi-rút Thuốc lá cũng như huyền phù keo nhân tạo của các hạt keo không hình cầu. Các ví dụ khác bao gồm DNA và Kevlar, hòa tan trong axit sulfuric để tạo ra một pha lyotropic. Cần lưu ý rằng trong những trường hợp này, dung môi có tác dụng hạ thấp điểm nóng chảy của vật liệu do đó cho phép các pha tinh thể lỏng có thể tiếp cận được. Các pha tinh thể lỏng này có cấu trúc gần với các pha tinh thể lỏng nhiệt hơn so với các pha lyotropic thông thường. Trái ngược với hoạt động của các phân tử lưỡng tính, hành vi lyotropic của các phân tử giống hình que không liên quan đến việc tự lắp ráp. [ trích dẫn cần thiết ] Tài liệu tham khảo ] ^ a b Baron, M. (2003). "Các định nghĩa về các thuật ngữ cơ bản liên quan đến CRYSTALS khối lượng mol và polymer thấp (Khuyến nghị của IUPAC 2001)". Táo nguyên chất. Hóa học 73 (5): 845 Từ895. ^ Lagerwall, Jan P.F.; Giesselmann, Frank (2006). "Chủ đề hiện tại trong nghiên cứu tinh thể lỏng Smectic". ChemPhysChem . 7 : 20 trận45. doi: 10.1002 / cphc.200500472. ^ Qizhen Liang; Bành Vu Yến; Lưu Lưu; Xigao Jian; Đinh Nghi Hồng; Dương Li. (2005). "Tổng hợp và tính chất của Copolyamide tinh thể lỏng Lyotropic chứa các nhóm Phthalazinone và liên kết Ether". Polyme . 46 (16): 6258 Tắt6265. doi: 10.1016 / j.polymer.2005.05.059. ^ Lewis 2006, trang 194 ^ Lewis 2006, trang 191 ^ Domenici, Valentina; Marchetti, Alessandro; Cifelli, Mario; Veracini, Carlo Alberto (2009). "Động lực học của L-Phenylalanine-d8 được định hướng một phần trong Hệ thống Lyotropic CsPFO / H2O thông qua các nghiên cứu thư giãn NMR 2H". Langmuir . 25 (23): 13581 Ảo13590. doi: 10.1021 / la901917m. Tài liệu tham khảo [ chỉnh sửa ]