Materiais moleculares funcionais contendo n-heterociclos - capes
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Introdução 28O primeiro cristal líquido foi descoberto em 1888 quando Friedrich Reinitzer relatou apresença de um fenômeno intrigante quando aquecia cristais de benzoato de colesterila (aindanão se conhecia a estrutura química deste composto). Ele observou que a substância fundiapara um líquido turvo a 145,5 ºC e se tornava um líquido translúcido a 178,5 ºC. O mesmo eraobservado no resfriamento. Após discussões com o físico alemão O. Lehmann, 13 levou aidentificação de uma nova fase da matéria: fase liquido-cristalina ou mesofase (Figura 4).T 1T 1T 2T 2CristalFase líquido-cristalina(mesofase) Líquido isotrópicoFigura 6. Representação esquemática das fases cristal, líquido isotrópico e cristal líquido. Fusão docristal para a mesofase a temperatura T 1 e entrada para o líquido isotrópico a temperatura T 2 .O primeiro passo na investigação das fases de um cristal líquido é via análise térmica.Quando um cristal líquido no estado cristalino é sujeito a aquecimento, a energia fornecidaquebra a rede cristalina levando à fase líquido-cristalina (mesofase). Com o aumento datemperatura essa fase absorverá energia suficiente para se tornar um líquido isotrópico.Análises térmicas permitem a detecção desta seqüência de transições de fases, e as maisempregadas para este tipo de materiais são microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) ecalorimetria diferencial de varredura (DSC).A MOLP é acoplada a um equipamento controlador de temperatura e serve muito bempara a observação das texturas das mesofases, explorando a natureza anisotrópica dos cristaislíquidos e, em particular, sua birrefringência quando a amostra, sandwichada entre duasplacas de vidro, é atravessada por luz polarizada. A análise das texturas obtidas e comparação
Introdução 29com um banco de dados da literatura de padrões característicos 14,15 é a etapa preliminar e,muitas vezes o suficiente, para o entendimento da estrutura e do tipo da fase analisada.O uso de DSC na caracterização da mesofase é importante de maneira que podefornecer informações sobre as mudanças físicas nos cristais líquidos. A medida da variação deentalpia (ΔH), obtida por essa técnica, é bastante útil para determinar mudanças de entropiaque é associada à estrutura organizacional molecular da mesofase. Na temperatura detransição, as duas fases se encontram em equilíbrio e portanto é possível calcular a mudançade entropia (ΔS = ΔH / T). 16Outras técnicas também se mostram úteis para o entendimento da organizaçãoestrutural das fases exibidas pelos materiais sintetizados, tais como difração de Raio-X eRMN da fase líquido-cristalina.2.2. Tipos de cristais líquidosOs cristais líquidos dividem-se em duas grandes categorias: cristais líquidosliotrópicos e cristais líquidos termotrópicos.Os cristais líquidos liotrópicos são formados por moléculas anfifílicas, as quaisapresentam duas partes distintas: uma cabeça polar (freqüentemente iônica) e uma caldaapolar (freqüentemente cadeias longas alifáticas). O processo de auto-montagem de moléculasanfifílicas torna-se peça-chave na síntese de materiais supramoleculares altamenteorganizados. 17 Elas podem se auto-montar em solução aquosa em vários agregados ordenadosque são unidades fundamentais geradoras do mesomorfismo (perfil líquido cristalino), taiscomo micelas esféricas, micelas cilíndricas, e lamelares bicamadas, dependendo da estruturamolecular ou do ambiente (Figura 7). Em solventes orgânicos, tais moléculas formam micelasreversas. A fase líquido-cristalina é dependente da concentração do solvente e da temperatura.Os cristais líquidos termotrópicos (CLTs) são formados por moléculas com forteanisometria geométrica, sendo a unidade fundamental geradora do mesomorfismo a própria
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Introdução 28O primeiro cristal líquido foi descoberto em 1888 quando Friedrich Reinitzer relatou apresença de um fenômeno intrigante quando aquecia cristais de benzoato de colesterila (aindanão se conhecia a estrutura química deste composto). Ele observou que a substância fundiapara um líquido turvo a 145,5 ºC e se tornava um líquido translúcido a 178,5 ºC. O mesmo eraobservado no resfriamento. Após discussões com o físico alemão O. Lehmann, 13 levou aidentificação de uma nova fase da matéria: fase liquido-cristalina ou mesofase (Figura 4).T 1T 1T 2T 2CristalFase líquido-cristalina(mesofase) Líquido isotrópicoFigura 6. Representação esquemática das fases cristal, líquido isotrópico e cristal líquido. Fusão docristal para a mesofase a temperatura T 1 e entrada para o líquido isotrópico a temperatura T 2 .O primeiro passo na investigação das fases de um cristal líquido é via análise térmica.Quando um cristal líquido no estado cristalino é sujeito a aquecimento, a energia fornecidaquebra a rede cristalina levando à fase líquido-cristalina (mesofase). Com o aumento datemperatura essa fase absorverá energia suficiente para se tornar um líquido isotrópico.Análises térmicas permitem a detecção desta seqüência de transições de fases, e as maisempregadas para este tipo de materiais são microscopia óptica de luz polarizada (MOLP) ecalorimetria diferencial de varredura (DSC).A MOLP é acoplada a um equipamento controlador de temperatura e serve muito bempara a observação das texturas das mesofases, explorando a natureza anisotrópica dos cristaislíquidos e, em particular, sua birrefringência quando a amostra, sandwichada entre duasplacas de vidro, é atravessada por luz polarizada. A análise das texturas obtidas e comparação
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