冰结构的关键在于,在某种条件下,氢键是否以可控的方式集体断裂,即一系列氢键沿一个方向断裂,例如沿图 1 所示的虚线。如果氢键从中心沿六个方向集体断裂,则预计冰将断裂成六块,每块与中心成 60 度角。从机械工程的角度来看,冰应该从任何一点开始具有各向异性。冰的这种机械特性尚未被研究过。在这篇简短的报告中,我们证明,薄冰在接触点受到冲击/撞击时确实会断裂。冰以预期的角度断裂成六块。这可能是第一个例子直接观察到氢键沿预期方向以可控的方式集体断裂。
摘要:共振辅助氢键 (RAHB) 是一种分子内接触,其特点是能量特别高。这一事实通常归因于系统中 π 电子的离域。在本文中,我们通过利用分子原子量子理论 (QTAIM) 和相互作用量子原子 (IQA) 分析,考察吸电子和给电子基团(即 − F 、 − Cl 、 − Br 、 − CF 3 、 − N(CH 3 ) 2 、 − OCH 3 、 − NHCOCH 3)对丙二醛中 RAHB 强度的影响,从而评估了这一论点。我们表明,所研究的取代基对所研究的 RAHB 强度的影响在很大程度上取决于其在 π 骨架中的位置。我们还研究了 RAHB 的形成能与波函数分析的 IQA 方法定义的氢键相互作用能之间的关系。我们证明了这些取代基对形成能和相互作用能有不同的影响,这使人们对使用不同参数作为 RAHB 形成能指标产生了怀疑。最后,我们还证明了能量密度如何能够以较低的计算成本估计这些重要相互作用的 IQA 相互作用能,从而估计 HB 强度。我们期望本文报告的结果将为评估 RAHB 和其他分子内相互作用的能量学提供有价值的理解。
单畴(永久取向的“单晶”)液晶驱动通常是获得人造软材料类似肌肉驱动的关键方案。[1–3] 然而,由于聚合物弹性体的各向同性,这种物理上偏置的分子结构的需求给经典的合成聚合物弹性体带来了技术挑战。1991 年,Finkelmann 等人 [8] 引入了一种两阶段氢化硅烷化方法,并报道了第一个成功的具有独立驱动功能的“向列液晶单晶弹性体”。在这种方法中,其本质一直是随后二十年制造单畴液晶驱动的首选方案,对轻度交联的凝胶施加单轴机械延伸,以建立内部单轴取向场,然后进行进一步(第二阶段)固化以永久固定该取向。然而,这种方法在实践中非常困难,因为半固化凝胶本身具有机械脆弱性,需要充分拉伸才能实现取向。这降低了液晶元件在不断扩展的变形和驱动应用中的可用性。为了实现更复杂的液晶取向模式并规避分阶段固化问题,人们开发了其他基于外部场的技术,特别是表面取向 [9–12] 和动态键交换。[13–20] 基板的多样化像素定义表面使驱动模式的扩展成为可能,而不仅仅是简单的收缩-伸展。尽管进行了功能化,但材料的规模仍然受到特定基板的限制,并且表面穿透液晶元件本体的深度有限,使得该方法在技术上不足以进行大规模制造。因此,对于通用且灵活的液晶元件制造,机械拉伸仍然是生产多功能功能形式的单畴液晶元件的最简单策略。例如,鉴于聚合物纤维加工方法的成熟,这在编织纤维中尤为突出。人们希望有除氢化硅烷化之外的新化学方法,以便进行稳健的反应和方便的机械排列方式。近年来,二丙烯酸酯反应性液晶原(如 RM257 和 RM82)的商业化供应已成为 LCE 领域的强大推动力,考虑到涉及二丙烯酸酯的一系列良性反应,它提供了一种令人满意的替代方案。特别是,
相邻芳香核之间的相互作用通常会导致螺旋结构,并由于轨道重叠的变化而影响沿柱状堆栈的电荷载流子传输。4 因此,PAH 中 p 堆积和氢键的充分结合使我们能够在很宽的温度范围内建立所需的液晶结构。PAH 的一个特例是萘嵌苯,它由近稠合萘组成。5 最突出的分子体系是苝四羧基二酰亚胺 (PDI),它根据其取代基和功能团组装成不同的螺旋结构。6 取代基通常以对称方式连接在 PDI 核心的两个酰亚胺位置上,并提供例如分子间氢键和 p 堆积相互作用。对于 PDI 1 螺旋纳米纤维,由于相邻分子的酰胺基团之间的氢键而组装(图 1)。 7 纤维的螺旋节距为几十纳米,这归因于定向氢键。两个酰亚胺位置上具有高空间需求的取代基也用于控制分子堆积。PDI 2 的树枝状基团刺激分子的横向旋转,并根据 PDI 核心和树枝状基元之间柔性间隔物的长度诱导复杂的螺旋柱状组织。螺旋柱可以包含 PDI 四聚体作为基本重复单元,这些四聚体基于每个层中并排的两个分子。8 在另一个
尽管使用传统方法 5 或手性催化剂 6,7 或双催化 8 来实现非对映体不对称催化(DAC)的新策略仍备受关注。相反,虽然含氢键供体的双功能催化剂已经得到广泛应用,9 但是仅通过改变这种催化剂的氢键供体来控制非对映体选择性的方法还很少见。10 对于双功能叔胺催化,理论研究提出了三种工作模型,它们在催化剂的氢键供体与亲核试剂和亲电试剂的相互作用方式上有所不同(方案 1A)。11 – 15 离子对氢键模型(A 型)最初由 Wynberg 11 a 提出,并得到 Cucinotta 和 Gervasio 的理论研究支持。11 b 布朗斯台德酸-氢键模型(B 型)由 Houk 等人揭示。通过量子力学计算。12 A 型模型与 B 型模型的不同之处在于,催化剂的氢键供体分别用于激活亲电试剂和稳定亲核中间体,同时形成的烷基铵离子作为布朗斯台德酸分别与其余亲核试剂或亲电试剂相互作用。当涉及(硫)脲等双氢键供体时,反应可能通过 A 型模型的过渡态进行,其中两个 N – H 键都与亲电试剂相互作用,正如 Takemoto 通过实验研究 13 a 所建议并得到理论研究的支持,13 b – d 或通过模型 B,其中两个