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Spontaneous Twist of Ferroelectric Smectic Blocks in Polar Fluids
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2025-03-25 , DOI: 10.1002/adma.202501946
Hiroya Nishikawa 1 , Yasushi Okumura 2 , Dennis Kwaria 1 , Atsuko Nihonyanagi 1 , Fumito Araoka 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2025-03-25 , DOI: 10.1002/adma.202501946
Hiroya Nishikawa 1 , Yasushi Okumura 2 , Dennis Kwaria 1 , Atsuko Nihonyanagi 1 , Fumito Araoka 1
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In soft matter, the polar orientational order of molecules can facilitate the coexistence of structural chirality and ferroelectricity. The ferroelectric nematic (NF ) state, exhibited by achiral calamitic molecules with large dipole moments, serves as an ideal model for the emergence of spontaneous structural chirality. This chiral ground state arises from a left‐ or right‐handed twist of polarization due to depolarization effects. In contrast, the ferroelectric smectic state, characterized by a polar lamellar structure with lower symmetry, experiences significantly higher energy associated with layer‐twisting deformations and the formation of domain walls, thus avoiding a continuously twisted layered structure. In this study, two types of achiral molecules (BOE‐NO2 and DIOLT) are reported that possess different molecular structures but exhibit a NF –ferroelectric smectic phase sequence. It is demonstrated that the chiral ground state of NF is inherited in the ferroelectric smectic phases of BOE‐NO2 , which features larger dipole moments and a steric hindrance moiety, thereby triggering the formation of the twisted polar smectic blocks.
中文翻译：
极性流体中铁电 Smectic Block 的自发扭曲
在软物质中，分子的极性取向顺序可以促进结构手性和铁电性的共存。铁电向列 （NF） 状态由具有大偶极矩的手性 calamitic 分子表现出来，是自发结构手性出现的理想模型。这种手性基态是由于去极化效应引起的左旋或右旋极化扭曲引起的。相比之下，铁电 smectic 状态以对称性较低的极性层状结构为特征，与层扭曲变形和畴壁形成相关的能量明显更高，从而避免了连续扭曲的层状结构。在这项研究中，报道了两种类型的非手性分子 （BOE-NO2 和 DIOLT），它们具有不同的分子结构，但表现出 NF-铁电 smectic 相序列。结果表明，NF 的手性基态是在 BOE-NO2 的铁电 smectic 相中遗传的，其具有较大的偶极矩和空间位阻部分，从而触发扭曲的极性 smectic 块的形成。
更新日期：2025-03-25
中文翻译：
极性流体中铁电 Smectic Block 的自发扭曲
在软物质中，分子的极性取向顺序可以促进结构手性和铁电性的共存。铁电向列 （NF） 状态由具有大偶极矩的手性 calamitic 分子表现出来，是自发结构手性出现的理想模型。这种手性基态是由于去极化效应引起的左旋或右旋极化扭曲引起的。相比之下，铁电 smectic 状态以对称性较低的极性层状结构为特征，与层扭曲变形和畴壁形成相关的能量明显更高，从而避免了连续扭曲的层状结构。在这项研究中，报道了两种类型的非手性分子 （BOE-NO2 和 DIOLT），它们具有不同的分子结构，但表现出 NF-铁电 smectic 相序列。结果表明，NF 的手性基态是在 BOE-NO2 的铁电 smectic 相中遗传的，其具有较大的偶极矩和空间位阻部分，从而触发扭曲的极性 smectic 块的形成。
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