Hier präsentieren wir Ihnen die Protokolle der Differential-Erkennung Analysen der Zeitaufgelösten Infrarot-Schwingungs-Spektroskopie und Elektron Beugung die Beobachtungen der Deformationen der lokalen Strukturen rund um Photoexcited Moleküle in einem einspaltigen ermöglichen Flüssigkristall, indem er eine atomare Perspektive auf die Beziehung zwischen der Struktur und der Dynamik dieses photoaktiven Materials.
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Methodenartikel
Neuartige Techniken zur Beobachtung von Strukturdynamik von Photoresponsive Flüssigkristallen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Wir diskutieren in diesem Artikel die experimentelle Messungen der Moleküle phasengleich Flüssigkristalle (LC) mit Hilfe der Zeitaufgelösten Infrarot (IR)-Schwingungs-Spektroskopie und Zeitaufgelöste Elektronenbeugung. Flüssigkristall-Phase ist ein wichtiger Zustand der Materie, die zwischen der festen und flüssigen Phasen besteht, und es ist üblich in natürlichen Systemen ebenso wie in der organischen Elektronik. Flüssigkristalle sind orientationally bestellt, aber lose verpackt, und daher die interne Konformationen und Ausrichtungen der molekularen Komponenten der LCs können durch äußere Reize geändert werden. Obwohl Zeitaufgelösten erweiterte Beugung Techniken ergaben Pikosekunden-Skala Molekulardynamik von Einkristallen und Mössbauerspektroskopie, direkte Beobachtungen der Verpackung Strukturen und ultraschnelle Dynamik aus weichen Materialien wurde durch verschwommene behindert Beugungsmuster. Hier berichten wir Zeitaufgelösten IR Schwingungs-Spektroskopie und Elektron mineralanteile, ultraschnelle Momentaufnahmen aus einem säulenförmigen LC-Material mit einer photoaktiven Kern Glyko-zu erwerben. Differential-Erkennung Analysen der Kombination von Zeitaufgelösten Schwingungs-IR-Spektroskopie und Elektronenbeugung sind leistungsfähige Werkzeuge für die Charakterisierung von Struktur und Dynamik der photoinduzierte aus weichen Materialien.
Einleitung
Flüssigkristalle (LCs) haben eine Vielzahl von Funktionen und sind weit verbreitet in wissenschaftlichen und technologischen Anwendungen1,2,3,4,5,6. Das Verhalten der LCs kann ihre tatsächlichen Bestellung sowie hinsichtlich der hohen Mobilität ihrer Moleküle zugeschrieben werden. Eine molekulare Struktur des LC Materialien zeichnet sich in der Regel durch einen Mesogen Kern und langen, flexiblen Kohlenstoffketten, die hohen Mobilität der LC Moleküle zu gewährleisten. Unte....
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Protokoll
1.Time gelöst Schwingungs Infrarotspektroskopie
-
Vorbereitung der Probe
- Lösung: Lösen sich die π-erweiterte Cyclooctatetraene (π-Kinderbett) Moleküle in Dichlormethan mit richtige Konzentration (1 Mmol/L).
- LC-Phase: die π-Kinderbett-Pulver auf einem Calciumfluorid (CaF2) Substrat mit Heizplatte bei der Temperatur von 100 ° c zu schmelzen Die Probe bei Raumtemperatur abkühlen.
Hinweis: Wir brauchen ein Material (CaF2 oder Barium Fluorid (BaF2)) zu wählen, die in mid-IR-Spektrum transparent ist.
-
Geräte auf-
- Einschalten der Laser Titan Sa....
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Ergebnisse
Wir entschieden uns für eine sattelförmige π-Kinderbett Skelett43,44 als Ganzes photoaktiven Kern des LC-Moleküls, weil es eine wohldefinierte Säulenförmige stapelnde Struktur bildet und der Mittelring 8-gliedriger Kinderbett erwartet wird, zeigen ein Photoinduzierte Konformationsänderungen verwandeln sich in eine flache Form aufgrund aufgeregt Zustand Aromatizität19,45. S.......
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Diskussion
Der entscheidende Schritt des Prozesses während der Zeitaufgelösten Electron Diffraction Messungen ist die Aufrechterhaltung der hohen Spannung (75 keV) ohne aktuelle Fluktuation, da der Abstand zwischen der Photokathode und Anode Platte ist nur ca. 10 mm. Wenn der Strom über dem Bereich von 0,1 µA vor oder während der Experimente schwankt, erhöhen die Beschleunigungsspannung bis zu 90 keV zu entladen und setzen Sie ihn wieder auf 75 keV. Diese Konditionierung muss durchgeführt werden, bis der Strom im Bereich von 0,1 µA.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Wir danken Dr. S. Tanaka am Tokyo Institute of Technology für Zeitaufgelöste IR Schwingungs-Spektroskopie Messungen und Prof. M. Hara und Dr. K. Matsuo an der Nagoya Universität für XRD-Messungen. Wir bedanken uns auch Prof. S. Yamaguchi an der Nagoya University, Prof. R. Herges an der Universität Kiel und Prof. R. J. D. Miller am Max Planck Institut für die Struktur und Dynamik von Materie wertvolle Diskussionsgrundlage.
Diese Arbeit wird unterstützt durch die japanische Science Technology (JST), PRESTO, zur Finanzierung der Projekte "Molekulare Technologie und Schaffung von neuen Funktionen" (Grant Number JPMJPR13KD, JPMJPR12K5 und JPMJPR....
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Gechirpter Pulsverstärker | Spectra Physics Inc. | Spitfire ACE | Für die zeitaufgelöste IR-Schwingungsspektroskopie |
| Gechirpter Pulsverstärker | Spectra Physics Inc. | Spitfire XP | Für zeitaufgelöste Elektronendiffraktometrie |
| Femtosekundenlaser | Spectra Physics Inc. | Tsunami | Für die zeitaufgelöste IR-Schwingungsspektroskopie |
| Femtosekundenlaser | Spectra Physics Inc. | Tsunami | Für die zeitaufgelöste Elektronendiffraktometrie |
| Optisch-parametrischer Verstärker | Light Conversion Ltd. | TOPAS Prime | |
| 64-Kanal-Quecksilber-Cadmium-Tellur-IR-Detektor-Array | Infrared Systems Development Corporation | FPAS-6416-D | |
| FT-IR-Spektrometer | Shimadzu Corporation | IR Prestige-21 | |
| Hochspannungsversorgung | Matsusada precision | HER-100N0.1 | |
| Rotationspumpe | Edwards | RV12 | |
| Molekularer Turbo Pumpen | Agilent Technologies Japan, Ltd. | Twis Torr 304FS | |
| Vakuummessgeräte | Pfeiffer vacuum systems gmbh | PKR251 | Für ICF70 Flansch |
| Vakuummonitore | Pfeiffer vacuum systems gmbh | TPG261 | |
| Fasergekoppelte CCD-Kamera | Andor Technology Ltd. | iKon-L HF | |
| BaF2- und CaF2-Substrate | Pier-Optik | Dicke 3 mm | |
| AgGaS2-Kristall | Phototechnica Corporation | BBO-Kristalle auf Kundenwunsch | |
| Tokyo Instruments, Inc. | SHG θ=29,2 Grad THG θ=44,3 Grad | ||
| Calcitkristalle | Tokyo Instruments, Inc. | Dicke 1mm | |
| Optische Spiegel | Thorlabs | PF10-03-F01 PF10-03-M01 UM10-45A | Al-Coat-Spiegel Au-Coat-Spiegel Ultraschnelle Spiegel |
| Optische Spiegel | HIKARI,Inc. | Breitband-Spiegel | |
| Dichroitische Spiegel | HIKARI,Inc. | Custom-order Reflexion: 266 nm Transmission: 400, 800 nm | |
| Optischer Chopper | Newport Corporation | 3501 Optischer Chopper | |
| Optische Verschlüsse | Thorlabs Inc. | SH05/M SC10 | |
| Optische Verschlüsse | SURUGA SEIKI CO.,LTD. | F116-1 | |
| Strahlteiler | Thorlabs Inc. | BSS11R | |
| Quarzglas-Gläser | Thorlabs Inc. | LA4663 LA4184 | |
| BaF2-Objektiv | Thorlabs Inc. | LA0606-E | |
| Polarisierte Spiegel | Sigmakoki Co., Ltd | Sonderanfertigung Ausgelegt für 800 nm Reflexion: s-polarisiertes Licht Transmission: p-polarisiertes Licht | |
| Halbwellenplatte | Thorlabs Inc. | WPH05M-808 | |
| Spiegelhalterungen | Thorlabs Inc. | POLARIS-K1 KM100 | Kinematische Spiegelhalterungen |
| Spiegelhalterungen | Sigmakoki Co.,Ltd | MHAN-30M MHAN-30S | Gimbal-Spiegelhalterungen |
| Spiegelhalterungen Spiegelhalterungen Newport | Corporation | ACG-3K-NL | Gimbal-Spiegelhalterungen |
| Variable ND-Filter | Thorlabs Inc. | NDC-25C-2M | |
| Strahlteilerhalterung Thorlabs | Inc. | KM100S | |
| Objektivhalterungen | Thorlabs Inc. | LMR1/M | |
| Drehbare Halterungen | Thorlabs Inc. | RSP1/M | |
| Retroreflektor | Edmund Optics | 63,5 mm x 30" EN-AL | |
| Spektrometer | Ozean Photonik | USB-4000 | |
| Leistungsmesser | Ophir | 30A-SH | Verwendet für die Intensitätsüberwachung von CPA |
| Leistungsmesser | Thorlabs Inc. | S120VC PM100USB | Zur Intensitätsmessung von Pumppuls-Photodioden |
| Thorlabs Inc. | DET36A / M DET25K / M | ||
| DC-Netzteil | TEXIO | PW18-1.8AQ | Verwendet für magnetische Linse |
| Magnetische Linse | Nissei ETC Co., Ltd | Kundenspezifische | |
| Stufen | Newport Corporation | M-MVN80V6 LTAHLPPV6 | Verwendet für magnetische |
| Linse Tischregler | Newport Corporation | SMC100 | |
| Stages& nbsp; | Sigmakoki Co., Ltd | SGSP20-35 (X) SGSP20-85 (X) | Wird für Probenpositionstische |
| Sigmakoki Co., Ltd | SGSP26-200 (X) < br / > OSMS26-300 (X) | Verwendet für Verzögerungszeitgenerator | |
| Stage | Controller Sigmakoki Co., Ltd | SHOT-304GS | |
| Picometer | Labor gebaut | ||
| Spin Coater | MIKASA Co., Ltd | 1H-D7 | |
| Heizplatte | IKA & reg; | C-MAG HP7 | |
| SiN Wafer | Silson Ltd | Sonderanfertigung | |
| KOH wässrige Lösung (50%) | Hiroshima Wako Co.,Ltd. | 168-20455 | |
| Chloroform | Hiroshima Wako Co., Ltd. | 038-18495 | |
| Dichlormethan | Hiroshima Wako Co., Ltd. | 132-02456 | |
| PCs für die Steuerung der Programme | Epson Corporate | Endeavor MR7300E-L | 32-Bit-Betriebssystem |
| Programm für die Steuerung der Geräte | National Instruments Corporation | Labview2016 | |
| Programm für die Datenanalyse | The MathWorks, Inc. | Matlab2015b |
Referenzen
- Van Haaren, J., Broer, D. In search of the perfect image. Chem. Ind. 24, 1017-1021 (1998).
- Handbook of Liquid Crystals. Goodby, J. W., Collings, P. J., Kato, T., Tschierske, C., Gleeson, H. F., Raynes, P. , Wiley-VCH. Weinheim. (2014).
- Liquid Crystal Beyond Displays. Li, Q. , John Wiely & Sons. Hoboken. (2012).
- Kato, T.
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Nachdrucke und Genehmigungen
