Summary
Bu raporda, biz doğrudan magnetoelectric etkileri, yani, indüksiyon ferroelectric polarizasyon manyetik alanlara sıvı kristaller uygulayarak incelemek için bir protokol mevcut. Bu iletişim kuralı oda sıcaklığında magnetoelectrics elde etmek için sıvı kristaller, yumuşaklık tarafından desteklenen benzersiz bir yaklaşım sağlar.
Abstract
Kaplin olayları (ferro) elektrik ve manyetizma arasında gösterilen malzemeleri, yani, magnetoelectric etkileri, bir ilgi büyük sensörler ve depolama gibi gelecek aygıt teknolojileri için potansiyel uygulamaları nedeniyle kendine. Ancak, genellikle materyalleri manyetik metal iyonları (veya radikallerin) içeren kullanmak, geleneksel yaklaşımlar, büyük bir sorun var: sadece birkaç malzemeler oda sıcaklığında kaplin olayları göstermek tespit edilmiştir. Son zamanlarda, biz oda sıcaklığında magnetoelectrics elde etmek için yeni bir yaklaşım önerdi. Geleneksel yaklaşımlar aksine tamamen farklı bir malzeme bir "sıvı kristal", manyetik metal iyonları ücretsiz alternatif önerimizi odaklanır. Böyle sıvı kristaller, bir manyetik alan oluşturan moleküller ve molekülleri karşılık gelen elektrik kutuplaşma manyetik anizotropi aracılığıyla orientational durumunu kontrol etmek için yararlı olabilir; magnetoelectric etkisi görülmemiş bir mekanizmadır. Bu bağlamda, bu inceleme ferroelectric özellikleri bir manyetik alan, diğer bir deyişle, doğrudan magnetoelectric etkisi, sıvı kristal tarafından indüklenen ölçmek için bir protokol sağlar. Burada ayrıntılı yöntemiyle başarıyla elektrik polarizasyon manyetik olarak ayarlanmış bir sıvı kristal oda sıcaklığında kiral smectic C aşamasında tespit ettik. Doğrudan magnetoelectric yanıt etkileyen esnekliğini kurucu molekülleri ile birlikte alınan tanıtılan Yöntem sıvı kristal hücrelerin oda sıcaklığında magnetoelectrics olarak daha fazla işlevleri elde etmek izin vermek için hizmet edecek ve ilişkili Optik malzeme.
Introduction
Magnetoelectric üzerinde (ME) etkisi, elektrik polarizasyon (mıknatıslanma) (elektrik) bir manyetik alana göre indüksiyon araştırma, uygulama sensörler ve depolama teknolojileri gibi roman türlerinin doğru odaklanmıştır. Bana multiferroics1,2,3,4, hedef sistemleri ile son çalışmalar bana alanında çalışma genişletilmiş katı hal malzemeleri, inorganik, organik, dahil olmak üzere çeşitli türleri ve spin-kafes kuplajları kullanan tarafından metal organik çerçeveler, ustalıkla5,6,7,8,9. Ancak, benim pratik kullanım için gerçekleştirilmesi gereken oda sıcaklığında işlemi onların ME malzemelerle kuplajları, hala zorlu bir sorundur ve tek fazlı malzemelerin çok sınırlı sayıda oda-sıcaklık bildirilmiştir 10bugüne kadar magnetoelectrics.
Sıvı kristaller, bazen ile kısmi bir konumsal bir orientational bir emir sahip Ayrıca muayene bana göre son yıllarda11,12,13,14, malzemeleri 15. bir sıvı kristaller benim gibi avantajları malzeme olduğunu onların çalışma sıcaklığı, sıvı kristal aşamalar genellikle oda sıcaklığında bağları gibi. Bir örnek beni sıvı kristaller defa olduğunu manyetik nano-trombosit Dikey Manyetik anizotropi ile ve sıvı kristaller Nematik faz basit sıvı kristal faz bilinen gösterilen arasındaki bileşik sahip yalnızca tek boyutlu bildirdi orientational sipariş15. Beni etkisi, converse mıknatıslanma eşleşmiş trombosit ve moleküler yönelimleri elektrik alanı manipülasyonu yoluyla bir elektrik alanı tarafından indüksiyon gösterir.
Daha yakın, ME kurmak için başka bir benzersiz strateji etkiydi sıvı kristaller içinde önerilen16. Kiral smectic C (SmC *) faz smectic katman adı verilen bir dağınık katman yapısında kaynaklanan tek boyutlu pozisyonel sipariş oluşturmak için bu strateji odak noktasıdır. Bir SmC * faz bir moleküler yönlendirme vektör n yerel elektrik dipol an pile birleştiğinde özelliğidir. Bu ilişki smectic katman normal n0 ve moleküller kırma sembolik kaynaklı ayna (ve inversiyon) simetri ile ilgili çubuk benzeri kurucu moleküllerinin hareket ettirildiğinde yönlendirme kombinasyonu tarafından sağlanır. Simetri açısından, eski simetri D∞h (sözde SmA aşama, Şekil 1A) C2h (sözde SmC aşama, Şekil 1B), değiştirir ve simetri C2 ' ye küçülmesini ikinci C2h ayna simetri tatili (SmC * faz, bkz: Şekil 1 cher katman). Her SmC * katmanda, sonlu polarizasyon varlığı n0 ve niçin normal C2 eksen boyunca izin verilir. N ve p arasında güçlü kaplin ferroelectricity sıvı kristaller içinde gereklidir. SmC * aşamasında, katman katman (Şekil 1 c) ile helicoidal şekilde n hizalar ve bu nedenle orada hiçbir makroskopik polarizasyon. Ferroelectricity gibi sıvı kristaller içinde bir yüzey stabilize ferroelectric sıvı kristal (SSFLC) devlet (Şekil 1 d) bilinen n homojen odaklı durumunu stabilize güçlü yüzey etkileri kullanılarak elde edilir. Bu ferroelectric kutuplaşma tersine her zaman bı-kararlı yönlendirme durumları n ve p17arasında bağlantı arasında geçiş yapma eşlik olması gerekmektedir. Ters etkisi olarak, moleküler yönünü SmC * faz değişikliği elektrik polarizasyon bir değişiklik ortaya çıkmasına bekleniyor. N spin manyetik öğeleri ve/veya sıvı kristal molekülleri ve n bir katı kristal durumda zayıf moleküler etkileşimlerden nedeniyle bir sıvı kristal durumda esnekliğini aromatik yüzük neden manyetik anizotropi olduğunu Ayrıca bir manyetik alana göre ayarlanabilir. Böylece, SmC * faz bir manyetik alan indüklenen homojen odaklı devlet bir SSFLC durumuna benzer dönüştürülebilir. Bu nedenle, makroskopik elektrik polarizasyon gelişimi n p, tüm katmanları ile birleştiğinde homojen bir hizalamasını tarafından indüklenen gibi beni etkisi, doğrudan bir manyetik alana göre elektrik polarizasyon indüksiyon elde edilir.
Biz sıvı kristal hücrelerin kuplajları ve metodolojileri ME algılamak için beni incelenmesi için hazırlamak için yordamlar tanıtmak etkisi. Bir yöntem sıvı kristal hücrelerin hazırlanması ihbar için ayrıntı daha önce18. Burada, bu yöntem dielektrik ve benim için ölçümleri değiştiren. Burada ayrıntılı yöntemi ile elektrik polarizasyon, o da beni etkisi, doğrudan manyetik olarak ayarlanmış bir sıvı kristal oda sıcaklığında SmC * faz gösterilen tespit ettik.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. sıvı kristal hücreleri ve hücre boşluğu belirlenmesi hazırlanması
-
Sıvı kristal hücrelerin hazırlanması
- İndiyum/teneke-oksit ile (ITO) istenen boyuta üzerinde tek tarafı kaplı kesme cam yüzeylerde (tipik boyutu: 10 x 10 x 1.1 mm, Şekil 2A). Yüzeylerde kesmek için bir satır bir cam kesici ile yüzündeki çizik ve fazla cam el ile kesin.
- Yıkama için 30 dk 35 kHz ultrasonik bir banyo bir deterjan kullanarak kesme cam yüzeylerde 10 dk. Deiyonize Değiştir ultrasonik banyoda deiyonize su ile yıka su ve kirleticileri (2B rakam) kaldırmak için 5 kere yüzeylerde durulayın. Kalan su ile bir hava-duster-silah yüzeylerde en geniş yüzlerine dokunmak itina ile kapalı darbe.
- Polimid çözümleri (hizalama katman planer malzemeleri tablo) yıkanmış yüzeylerde ve spin-kaplama ITO kaplı yan çözümler 5000 devirde 30 damla s (Şekil 2C). Yüzeylerde çözücü kaldırıp polimid ince filmler tedavi 1 h için 200 ° C'de pişirin.
- Böylece yüzeylerde ITO ve polimid kaplı tarafı yukarı dönük yüzeylerde bir XZ sahneye koydu. Yüzeylerde bir kadife kumaş ve düzeltme tarafından yüzeylerde (Şekil 2B) Emme hava ile kaplı bir silindir altında yerleştirin. Düzgün ve yumuşak baskı silindiri ile yüzeylerde sahne yüksekliğini ayarlayarak uygulayın.
Not: Burada, XZ sahne tarafından imalat Osaka Üniversitesi'nde yapıldı. - Silindir döndürmek ve sahne boyunca yüzeylerde kadife kumaş tarafından ovmak için 5 kez yatay yöndeki silindir altında ileri geri hareket ettirin. İzopropil alkol kirletici kaldırmak 1 dk bir 10-50 mL Cam kapta içine ovuşturdu yüzeylerde daldırma ve kuru onları 80 ° C'de bir kaç dakikalığına.
- 12 mikron kalınlıkta düz reçine filmleri ile birlikte iki yüzeylerde çubukları tutkal. Yapışkanlı puan sadece yüzeyler arasındaki sınırda yer alır ve yapıştırılmış yüzeylerde iç kısımlarına ITO ve polimid ile kaplı olan unutmayın. Ters yüzeylerde antiparalel ovuşturdu ve biraz (yaklaşık 2 mm) her iki yüzeylerde (Şekil 2E) elektrik terminalleri için yeterli alanlarda sağlamak için kaydırılacağı emin olun.
- İletken teller kullanarak Yapıştır (Şekil 2F) iletken gümüş terminalleri için yukarıda belirtilen alanlarda tutkal. Yüzeylerde çözücü Gümüş iletken Yapıştır kaldırmak 1 h için 150 ° C'de iletken teller ile pişirin.
-
Hücre boşluğu belirlenmesi 19
- Beyaz ışık en geniş yüzlerini normal yayılıyor 1.1.7 içinde hazırlanan boş hücreler ışınlatayım. Optik bir Spektrometre kullanılarak iletim spectra ölçmek ve nedeniyle Fabry-Pérot etkisi20görünen sözde sinüsoidal salınım (Şekil 3), gözlemlemek.
- Hücre boşluğu d d ilişki kullanarak tahmin = λ1λ2/2 (λ2-λ1), nerede dalga boyu λ1 ve λ 2 bitişik tepe-dalga boylarında iletim spectra çifti belirtmek.
2. sıvı kristal karışımı ve hücre içine giriş hazırlanması
- İki bileşikler, 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) pirimidin mix (bileşik 1: Şekil 4A) ve (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) fenil] pirimidin (bileşik 2: Şekil 4B) kitle 3:1 oranında bir cam şişe içinde. Toplam (75 mg bileşik 1 ve bileşik 225 mg) çözüm 100 mg hazırlayın.
- Hazır boş hücre sıcaklığı 80 ° c, 2.1 karışım izotropik sıvı faz (Şekil 5) olduğu bir sıcaklık tutmak bir sıcak sahne--dan adım 1.1.7 koymak. Karışımı bir spatula ve kılcal eylem kullanarak hücre içine adım 2.1 tanıtmak. 30 dk 80 ° C'de hücre sıcaklığı tutmak, o zaman oda sıcaklığında yaklaşık 5 ° C/dk hızında sakin olun.
3. örnek karakterizasyonu
- Bir hücre iki çapraz polarize arasında sıcak bir sahnede adım 2.2 karışımı ile dolu ve ışıkla ışınlatayım. Karışımın sıcaklığı oda sıcaklığı 80 ° c 5 ° C/dk hızında bir mikroskop kullanarak değişen dokular gözlemlemek (ve ayarlama aralığı ~ 600 ile kısa geçiren filtre gereken görünürlüğünü artırmak için nm) ve sıvı kristal aşamaları belirlemek Polarizasyon filmler21 (Şekil 6).
- Faz geçiş sırası ve geçiş sıcaklıklardan gözlenen dokular (Şekil 5) belirler. SmC * aşamada helicoidal adım Çift şerit genişliği tahmin ediyoruz.
- 2.1 diferansiyel termal analiz tarafından hazırlanan karışım birinci dereceden faz geçiş sıcaklıklarında onaylamak (DTA; Tablo malzeme ve üretici yönergelerine bakın), birinci dereceden aşamasında bir tepe (ya da dip) anomali sağlayan geçiş (Şekil 7).
4. dielektrik ve Magnetoelectric ölçümleri
- Ticari bir süper iletken mıknatıs hazırlamak ( Tablo malzemelerigörmek) derece kontrolcüleri (2-400 K) ve manyetik alan (en fazla 9 T) ile donatılmıştır.
- Ev yapımı bir eklemek için üç ana bölümden oluşan süper iletken mıknatıs, hazırlamak: örnek alanı, dört koaksiyal kablolar ve bir bağlayıcı terminal (Şekil 8A) dahil olmak üzere bir çubuk.
- 2.2 örnek alanı ekleme (Şekil 8B) hazırlanan hücre tutkal. Hücrenin iki iletken teller lehim tarafından örnek uzay terminalleri için (yüksek ve düşük) bağlayın. Bir manyetik alan yön paralel olarak hücrenin substratları uygulamak için hücre yönünün emin olun. En geniş numune sıcaklığı doğru ölçmek ve INSERT süper iletken mıknatıs tanıtmak amacıyla hücre boyutunda bir termometre yerleştirin.
- Bağlantı terminalleri bir LCR metre bağlayın (bkz. Tablo reçetesi) koaksiyel kablolar ile. Dielektrik sabiti sıcaklık ve manyetik alan bir fonksiyonu olarak (bkz: üreticinin talimatlarına ve bizim önceki çalışma16) ile LCR metre yarı dört terminal yöntem aracılığıyla ölçmek.
- Bir electrometer için bağlantı terminalleri bağlanmak ( Tablo malzemelerigörmek) koaksiyel kablolar ile. Bir manyetik alan ve sıcaklık (1.0 T/dk'ya süpürme manyetik alan ve sıcaklık süpürme için 5 K/dak; bkz: sabit bir hızda süpürme ise electrometer ile deplasman geçerli manyetik alan ve sıcaklık bağımlılık ölçmek prosedürü yerine getirin ve bizim önceki çalışma16). Elektrik polarizasyon zamanın bir fonksiyonu olarak geçerli deplasman entegre ederek elde edilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Eğer ME sıvı kristal örnekleri etkisi görülmektedir sadece protokol bir başarı olarak kabul edilir. Burada doğrudan bana sıvı kristal örnek yukarıda belirtilen yordamlar tarafından hazırlanan bir etkisi ölçülür. Ölçümler için bir uçak-manyetik alan ile 45 ° yönünden sürtünme (smectic katmanlara normal), tarafından en büyük manyetik alan indüklenen kutuplaşma bu yapılandırma16algıladığından eğik açı uygulandı.
Þekil 9A elektrik polarizasyon sıcaklık profilleri gösterir. SmA * aşamasında, yok elektrik polarizasyon ile veya bir manyetik alan, SmA * faz magnetoelectric değil anlamı olmadan gelişir. Bu sonuç iyi smectic katmanlara normaldir asıl eksenine dikey düzlemde isotropy tarafından açıklanmıştır, SmA * faz noktasıyla D∞ grup ( D∞h kırma ayna simetri düşünün SmA aşaması). SmC * aşamasında, öte yandan, manyetik alanlar uygulayarak sonlu polarizasyon geliştirir. Bu sonuç SmC * aşamasında sıvı kristalin kaplin bir ME gösterir ve p ilgili katmanlarında toplamı içinde iptal eder basit helicoidal devletten moleküler yönlendirme durumda değişiklik göstermektedir.
Elektrik polarizasyon geliştirme aksine, dielektrik karakteristik geliştirme aşamasında SmC * bir manyetik alan (Şekil 9B) tarafından bastırılır. SmC * donanım SmC * faz22,23karakteristik bir modda olarak bilinen sözde Goldstone modu atfedilir. Bu mod eğik yönde ( Şekil 9Csol panel) Azimut yönünü faz dalgalanmalar karşılık gelir. Bu mod n paralel bir düzenleme ile bir manyetik alan, daha önce bildirilen24, gibi tercih ediyor manyetik anizotropi kurucu moleküllerin nedeniyle bir manyetik alan ( Şekil 9Cdoğru kapı aynası) uygulama tarafından bastırılır 25 , 26 , 27. Goldstone modu bastırılması bir faz geçiş SmC * faz yerden bir SSFLC durumuna (Şekil 1 d) benzer alan kaynaklı bir faz alacağını belirtir. Böylece, bir manyetik alan uygulama manyetik alan indüklenen ferroelectric sıvı kristal (MIFLC) devlet16adı verildi n, homojen odaklı bir devlet neden olmaktadır.
Beni hedef faaliyet gösteren basit bir sonuç elde etmek için sabit sıcaklıkta elektrik polarizasyon manyetik alan bağımlılığı inceledi. Sonuç olarak, bu manyetik olarak indüklenen elektrik polarizasyon SmC * faz sırasında SmA * faz (Şekil 10A) mevcut bulundu. Bu bir kanıt sağlar ME etkinlik karışımı burada SmC * aşamasında, yani ferroelectric polarizasyon manyetik olarak ayarlanmış bir sıvı kristal okudu. Dielektrik sabiti bir manyetik alan tarafından bastırılması belirgin (Şekil 10B), olduğunu daha fazla manyetik alan (Şekil 10C) MIFLC durumda gerçekleştirilmesinin kanıtı vermek.
Şekil 1: şemalar smectic sıvı kristal bir kaç aşamada durumlarda moleküler oryantasyon. (A) SmA, SmC (B) ve (C) SmC * aşamaları ve (D) bir SSFLC durumu. Mavi çubuklar, gri uçak ve koyu sarı oklar çubuk benzeri molekülleri, smectic katmanları ve elektrik dipol anlar, ortalama yönünü sırasıyla temsil eder. Burada kendisini oluşturan moleküller (A) achiral ve (B) ve (C) için kiral ve (D). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2: sıvı kristal hazırlanması hücreleri beni ölçülerini etkisi. (A) kesme ve (B) ITO kaplı cam yüzeylerde bir ultrasonik banyo temizliği. (C) Spin-kaplama polimid yüzeylerde ITO kaplı tarafında. (D) sıvı kristal moleküllerin tek bir yönde hizalamak için bir kadife kumaş tarafından yüzeylerde sürtünme. Yüzeylerde epoksi reçine ile çubukları ve yüzeylerde ve gümüş tarafından iletken teller yapıştırın o (F) tarafından (E) yapıştırma. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 3: boş bir hücre iletim spektrum. Hücre boşluğu (d) dalga boyları spektrumda yerel maxima, tahmin edilebilir (bkz: metin). Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4: Bu çalışmada kullanılan bileşiklerin moleküler yapıları. (A) 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) pirimidin ve (B) (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) fenil] pirimidin. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5: adım 2.1 karışım faz geçiş dizisi. Burada, Cry., N * ve ISO., kristal, kiral Nematik ve izotropik sıvı aşamaları, sırasıyla göstermek. Sayısal değerler faz geçiş sıcaklığı temsil eder. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6: kutuplaşma filmler karışımı kaplamaların. Filmler (A) SmC *, (B) SmA *, (C) N * ve (D) ISO. aşama. Görüntüleri (A) ve (B) aynı örnek bölgede kısa geçiren filtreden geçen ışık ile gerçekleştirilen ve Ueda ve ark. 201716' dan değiştirdiniz. Filtre SmC * aşamasında dönemsel yapısı görünürlüğünü artırmak için kullanılmıştır. A ve P göstermek örnek sandviç iki çapraz polarize yönleri. Belgili tanımlık imge içinde (C) ve (D) filtre olmadan elde edilmiştir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 7: karışım diferansiyel termal analiz (DTA). Yıldız birinci dereceden faz geçiş sıcaklıklar için karşılık gelen DTA, gözlenen en yüksek (ya da dip) anomalileri gösterir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 8: fotoğraflar kurulumunu benim için ölçümleri. (A) ev yapımı bir fotoğrafını bir süper iletken mıknatıs ve (B) için örnek uzayda bir resimin büyük ekleme ekle. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 9: sıcaklık profilleri Goldstone modunun dielektrik Özellikler ve manyetik alan bastırma. (A) elektrik polarizasyon ve (B) dielektrik seçili manyetik alanlara 100 Hz'de çekilmiş. (C) bir şematik gösterimi Goldstone modu bastırılması. Bu rakam Ueda ve ark. 201716' dan değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 10: doğrudan magnetoelectric etkisi ve magnetodielectric etkisi. (A) manyetik alan elektrik polarizasyon ve (B) dielektrik SmC * (kırmızı, 300 k) ve SmA * (335 K Siyah,) aşamaları 100 Hz değerinde çekilen profilleri. (C) ME işlem mekanizması şematik gösterimi etkisi bu çalışmada gözlenen. Helicoidal moleküler yönlendirme durumu (sol panelde) geri dönülebilir olarak moleküler nerede bir manyetik alan B manyetik anizotropi, aracılığıyla uygulayarak bir MIFLC devlet (doğru kapı aynası, bkz: metin) olarak adlandırdığı bir homojen moleküler odaklı devlet haline dönüştürdü Oryantasyon manyetik alan yönüne paralel olmayı tercih ediyor. Bu rakam Ueda ve ark. 201716' dan değiştirildi. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Deneysel sonuçlar yöntem tanımlamak burada başarılı bir şekilde sıvı kristal kaplin ME gösterdi gösterdi. Gözlenen manyeto-dielektrik etkileri ve sabit smectic katman yapısı moleküler yönünün orientational geçiş ile ilişkilendirilebilir. Ancak, katman yapısı içinde katman normal yön n0 da bir manyetik alan manyetik anizotropi aracılığıyla uygulama tarafından değiştirilebilir. Moleküller n ve bir manyetik alan kendi manyetik anizotropi ile paralel bir düzenleme olması tercih olmasıdır. N0 ve bir manyetik alan paralel düzenini de MIFLC devlet olarak SmC * aşamasında, helicoidal devlet daha kararlıdır.
ME gözlemlemek ve magneto-dielektrik etkileri başarıyla, SmC * faz elde etmek için doğru adımları kritik. İlgili ölçümler önce örnek izotropik sıvı aşamasına kadar ısıtılır ve sonra SmA * faz sıfır manyetik alan, sürtünme yön boyunca katman normal n0 hizalamak üzere soğutulur. Aksi halde yordam izotropik sıvı faz üzerinden yüksek akışkanlık SmA * faz kurucu molekülleri ile soğutma bir alan n0 paralel bir düzenleme ile bir manyetik alan moleküllerin manyetik anizotropi aracılığıyla geliştirir. Daha sonra böylece sabit katman yapısı ile smectic aşamasında dielektrik özelliği inceleyebilirsiniz bir manyetik alan SmA * veya nerede smectic katman yapısı de geliştirmiştir, SmC * faz, içinde uygulanır.
Buna ek olarak, smectic katman yapısı ama zayıf yeterince esneklikleri moleküler yönelim vermek için tamir edecek güç bir uygun hücre yüzeyine efekt da çok önemlidir. İki devlet arasında ideal bir denge elde etmek için en iyi koşulları hücre boşluklu uzunluğu, sürtünme gücü ve kiral dopant miktarı bulmak zorundadır. Yüzey etkisi çok zayıftır, ferroelectricity neden olmaktadır smectic aşamada geliştirmek değil. Bu arada çok güçlü ise, sağlam bir SSFLC durumu stabil ve bir manyetik alan tarafından ayarlanmış.
Bu yazıda, sadece bana etkisi doğrudan sonucu sunulur. Ancak, iletişim kuralı tarafından hazırlanan sıvı kristal hücreleri de bir converse beni etkisi, yani, elektrik alanı kontrolü manyetizma incelemek için yararlı olabilir. Ayrıca, ME burada gösterilen dahil olmak üzere şimdiye kadar sıvı kristaller kurulan etkisi eşlik eden sıvı kristaller optik özelliklerini hakim moleküler yönde değişikliğin. Bu nedenle, aynı anda bir manyeto-(elektro-) optik etkisi28sağlamak için elektrik polarizasyon (mıknatıslanma) manyetik (elektrik) değişikliği bekleniyor. Böylece gibi optik özellikleri birlikte aynı örnekte keşfedilmeyi olabilir mevcut yöntemi tarafından hazırlanan sıvı kristal hücreleri saydam elektrotlar var.
Sıvı kristal aşamalar genellikle oda sıcaklığında görünür ve böylece sıvı kristaller iyi bir platform oda sıcaklığında bana oluşturmak üzere faaliyetleri sağlar. Ayrıca, onlar SmC * aşama göstermek sürece burada strateji herhangi bir sıvı kristaller uygulanabilir. Böylece, daha fazla bana işlevleri sofistike hedef malzeme uygun seçimi izin vererek gelişmiş olması bekleniyor.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Prof. Takanishi deneyimimizi onun yardım için teşekkür ediyoruz. Biz aynı zamanda bileşikleri sağlayan burada okudu DIC Corporation teşekkür. Bu eser JSP'ler adam için (16J02711), JSP'ler KAKENHI Grant numarası Grant-in-Aid tarafından desteklenmiştir 17H 01143 ve enstitüler "İnteraktif malzemeler öğrenci programı" lider için Program.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Material | |||
| Compound 1: Figure 4(A) | DIC Co., Ltd. | –N/A | PYP-8O8 |
| Compound 2: Figure 4(B) | DIC Co., Ltd. | N/A | PYP-10O10F |
| ITO-coated glass substrates | Sigma-Aldrich Inc. | 703192-10PK | |
| Detergent | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 031-10401 | |
| Alignment layer planer | JSR Co., Ltd. | AL1254 | |
| Spacer | Teijin Film Solutions Co., Ltd. | Q51-12 | |
| Glue | Huntsman Inc. | ARALDITE RT30 | For gluing two substrates |
| Glue | M&I Materials ltd. | Apiezon H Grease | For gluing a cell and homemade insert |
| Silver paste | Fujikura Kasei Co., Ltd. | D-753 | |
| Equipment | |||
| Ultrasonic cleaner | AS ONE Corp. | AS52GTU | |
| Spin coater | Mikasa Co. Ltd. | 1H-D7 | |
| Polarized optical microscope | Nikon Co., Ltd. | ECLIPSE LV100N POL | |
| Short-pass filter | Thorlabs Inc. | FB600-40 | |
| Optical spectrometer | Ocean Optics Inc. | USB2000+UV-VIS | |
| Differential thermal analyzer | Rigaku Co., Ltd. | Thermo plus EVO2 | |
| Superconducting magnet | Quantum Design Inc. | PPMS | |
| LCR meter | Keysight Technologies Ltd. | E4980A | |
| Electrometer | Keithley Instruments Inc. | 6517A |
References
- Eerenstein, W., Mathur, N. D., Scott, J. F.
- Cheong, S. -W., Mostovoy, M. Multiferroics: A magnetic twist for ferroelectricity. Nature Materials. 6, 13-20 (2007).
- Tokura, Y., Seki, S., Nagaosa, N.
- Fiebig, M., Lottermoser, T., Meier, D., Trassin, M.
- Kagawa, F., Horiuchi, S., Tokunaga, M., Fujioka, M., Tokura, Y. Ferroelectricity in a one-dimensional organic quantum magnet. Nature Physics. 6, 169-172 (2010).
- Stroppa, A., et al. Electric Control of magnetization and interplay between orbital ordering and ferroelectricity in a multiferroic metal-organic framework. Angewandte Chemie International Edition. 50, 5847-5850 (2011).
- Wang, W., et al. Magnetoelectric coupling in the paramagnetic state of a metal-organic framework. Science Reports. 3, 2024 (2011).
- Gómez-Aguirre, L. C., et al. Magnetic ordering-induced multiferroic behavior in [CH3NH3][Co(HCOO)3] metal-organic framework. Journal of the American Chemical Society. 138, 1122-1125 (2016).
- Qin, W., Xu, B., Ren, S. An organic approach for nanostructured multiferroics. Nanoscale. 7, 9122-9132 (2015).
- Scott, J. F.
- Suzuki, K., et al. Influence of applied electric fields on the positive magneto-LC effects observed in the ferroelectric liquid crystalline phase of a chiral nitroxide radical compound. Soft Matter. 9, 4687-4692 (2013).
- Domracheva, N. E., Ovchinnikov, I. V., Turanov, A. N., Konstantinov, V. N. EPR detection of presumable magnetoelectric interactions in the liquid-crystalline state of an iron mesogen. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 269, 385-392 (2004).
- Tomašovičová, N., et al. Capacitance changes in ferronematic liquid crystals induced by low magnetic fields. Phys. Rev. E. 87, 014501 (2013).
- Lin, T. -J., Chen, C. -C., Lee, W., Cheng, S., Chen, Y. -F. Electrical manipulation of magnetic anisotropy in the composite of liquid crystals and ferromagnetic nanorods. Applied Physics Letters. 93, 013108 (2008).
- Mertelj, A., Osterman, N., Lisjak, D., Čopič, M. Magneto-optic and converse magnetoelectric effects in a ferromagnetic liquid crystal. Soft Matter. 10, 9065-9072 (2014).
- Ueda, H., Akita, T., Uchida, Y., Kimura, T. Room-temperature magnetoelectric effect in a chiral smectic liquid crystal. Applied Physics Letters. 111, 262901 (2017).
- Clark, N. A., Lagerwall, S. T. Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals. Applied Physics Letters. 36, 899-901 (1980).
- Vantomme, G., Gelebart, A. H., Broer, D. J., Meijer, E. W. Preparation of liquid crystal networks for macroscopic oscillatory motion induced by light. Journal of Visualized Experiments. (127), e56266 (2017).
- Yang, K. H. Measurements of empty cell gap for liquid-crystal displays using interferometric methods. Journal of Applied Physics. 64 (9), 4780-4781 (1988).
- Born, M., Wolf, E. Principles of Optics. , 6th ed, Pergamon. New York. (1987).
- Dierking, I. Textures of Liquid Crystals. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim, FRG. (2003).
- Filipič, C., et al. Dielectric properties near the smectic-C* -smectic-A phase transition of some ferroelectric liquid-crystalline systems with a very large spontaneous polarization. Physics Review A. 38, 5833-5839 (1988).
- Carlsson, T., Žekš, B., Filipič, C., Levstik, A. Theoretical model of the frequency and temperature dependence of the complex dielectric constant of ferroelectric liquid crystals near the smectic-C* -smectic-A phase transition. Physics Review A. 42, 877-889 (1990).
- Michelson, A. Physical realization of a Lifshitz point in liquid crystals. Physical Review Letters. 39, 464 (1977).
- Muševič, I., Žekš, B., Blinc, R., Rasing, T., Wyder, P. Phase diagram of a ferroelectric chiral smectic liquid crystal near the Lifshitz point. Physical Review Letters. 48, 192 (1982).
- Muševič, I., Žekš, B., Blinc, R., Rasing, T., Wyder, P. Dielectric study of the modulated smectic C*-uniform smectic C transition in a magnetic field. Physica Status Solidi(b). 119, 727-733 (1983).
- Blinc, R., Muševič, I., Žekš, B., Seppen, A. Ferroelectric liquid crystals in a static magnetic field. Physica Scripta. 35, 38-43 (1991).
- Blinov, L. M. Electrooptical and Magnetooptical Properties of Liquid Crystals. , Wiley-Interscience. (1983).
