פרוטוקול עבור הזיוף של נוזל cholesteric רעיוני מגובש להציג מכשיר המכיל מוצגים dopant כיראלי מגיב חמצון-חיזור המאפשר תפעול מהיר מתח נמוך.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
פרוטוקול עבור הזיוף של נוזל cholesteric רעיוני מגובש להציג מכשיר המכיל מוצגים dopant כיראלי מגיב חמצון-חיזור המאפשר תפעול מהיר מתח נמוך.
נדגים שיטה בדיית התקן תצוגה רעיוני אב טיפוס המכיל גביש נוזלי cholesteric (LC) כמו מרכיב פעיל. LC cholesteric מורכב nematic LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB) dopant כיראלי מגיב חמצון-חיזור (FcD), תמיכה אלקטרוליט 1-אתיל-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). המרכיב החשוב ביותר הוא מועדון הכדורגלD. מולקולה זו משתנה ערכו כוח (HTP) ומפותלים לוליינית בתגובה תגובות חמצון-חיזור. לכן, תגובות חמצון-חיזור אלקטרוכימי באתרו בתערובת LC לאפשר עבור התקן כדי לשנות את צבעו השתקפות בתגובה לגירויים חשמל. התערובת LC הוכנס, על ידי נימיות, כריך מסוג איטו זכוכית תא הכוללת שתי שקופיות זכוכית עם אלקטרודות תחמוצת בדיל (ITO) בדוגמת אינדיום, אחד מהם היה מצופה poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-פולי (אתילן גליקול) מסטול עם פרכלורט (PEDOT+). על היישום של +1.5 V, השתקפות הצבע של ההתקן משתנה מכחול (467 ננומטר) ירוק (485 ננומטר) ב 0.4 ס' עוקבים היישום של 0 V עשה את המכשיר לשחזר את הצבע הכחול המקורי ב- 2.7 s. התקן זה מאופיין על-ידי התגובה החשמלית המהירה שלה, מתח ההפעלה הנמוך ביותר בין כל דיווח בעבר מכשיר LC cholesteric. מכשיר זה יכול לסלול את הדרך לפיתוח של הדור הבא רפלקטיביים מציג עם שיעורי צריכת אנרגיה נמוכה.
גביש נוזלי cholesteric (ארגון LCs) ידועים להפגין צבעים בהירים השתקפות עקב שלהם פנימי לוליינית הסדרים מולקולרית1,2,3,4. השתקפות גל λ נקבעת על-ידי הזריקה לוליינית P לבין הממוצע השבירה n של LC אינדקס (λ = nP). השנתיים כזה יכול להיווצר על ידי סימום כיראלי תרכובות (כיראלי dopants) nematic השנתיים וגובה הסליל שלו מוגדרת על-ידי המשוואה P = 1/βMC, איפה βM כוח פיתול לוליינית (HTP) ו- C הוא השן הטוחנת שבריר dopant כיראלי. מבוסס על הרעיון הזה, dopants כיראלי שונים שיכול להגיב למגוון גירויים כגון אור5,6,7,8, חום9, שדה מגנטי10וגז11 פותחה. מאפיינים כאלה יכולות להיות שימושיות ליישומים שונים כגון חיישנים12 ו לייזרים13,14,15 בין היתר16,17,18 .
לאחרונה, פיתחנו את הראשון dopant כיראלי חמצון-חיזור מגיביםD (איור 1א') Fc19 שיכולים לשנות את הערך HTP שלו בתגובה תגובות חמצון-חיזור. Fc D מורכבת יחידת ferrocene, אשר יכול לעבור חמצון-חיזור הפיך תגובות20,21,22, יחידת binaphthyl, אשר ידוע שהפגינו HTP גבוהה ערך23. LC cholesteric מסטול עם מועדון הכדורגלD, בנוכחות אלקטרוליט התומכים, באפשרותך לשנות את צבעו השתקפות בתוך 0.4 s וצבע לשחזר המקורית ב- 2.7 s על יישום מתח של +1.5 ו- 0 V, בהתאמה. מתח הפעלה נמוך ומהירות תגובה גבוהה נצפתה עבור ההתקן חסר תקדים בין כל מכשיר LC cholesteric אחר עד כה דווח.
אחד היישומים החשובים של השנתיים cholesteric הוא מציג רפלקטיביים, שקצב צריכת האנרגיה הוא הרבה יותר התצוגות LC קונבנציונאלי נמוך. למטרה זו, ארגון LCs cholesteric ומשנה את צבעו השתקפות עם גירויים חשמליים. עם זאת, רוב למתודולוגיות הקודם לנצל של חשמל צימוד בין הגירויים חשמל יישומית שהמולקולות LC המארח, הדורש מתח גבוה מעל 40 V24,25,26,27 ,28. עבור שימוש dopant כיראלי תגובה חשמלית, ישנם רק כמה דוגמאות29,30 כולל שלנו הקודם עבודה31, אשר גם דורש מתח גבוה עם מהירות התגובה נמוכה. בהתחשב יצירות קודמות אלה, הביצועים של שלנו FcD-LC התקן cholesteric מסומם, במיוחד עבור המהירות אפנון צבע מהיר (0.4 s) מתח נמוך ההפעלה (1.5 V), הוא הישג פורץ יכול במידה רבה לתרום לפיתוח הדור הבא מציג רעיוני. ב פרוטוקול מפורט זה, נדגים את תהליכי ייצור ונוהלי הפעלה של התקני תצוגה LC cholesteric האב-טיפוס.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת התערובת LC cholesteric
2. הכנת כריך מסוג איטו זכוכית התא
3. צבע אפנון ניסויים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תמונות להדמיה ספקטרה, אנו תלויים זמן לשנות פרופילים-510 ננומטר נאספים עבור ההתקן LC המכיל FcD-מסומם (3.1 מול %) LC cholesteric בנוכחות EMIm-OTf (מול 3.0%) במהלך מחזורי היישום מתח בין 0 ל- +1.5 V ב- 37 מעלות צלזיוס.
התערובת LC המכיל FcD (מול 3.1%), EMIm-OTf (מול 3.0%) 5OCB שווקה mesophase cholesteric מכל 46.8 ° C עד 3.2 מעל...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
על היישום של +1.5 V לפסגה איטו אלקטרודה (איור 1C), FcD עובר חמצון תגובה ליצירת FcD+. כמו הכוח ומפותלים הסליל של FcD+ (101 מיקרומטר-1, איור 1B) הוא נמוך יותר מזה של Fc...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
אין לנו לחשוף.
אנו מודים ד ר טאג'ימה Keisuke ממרכז RIKEN על המדע עניין מתהווים לדיונים יקרי ערך. חלק של עבודה זו נערך מתקדם אפיון ננוטכנולוגיה מצע באוניברסיטת טוקיו, נתמך על ידי משרד החינוך, תרבות, ספורט, מדע, טכנולוגיה (MEXT), יפן. עבודה זו מבחינה כלכלית נתמך על ידי מענק הסיוע JSPS עבור מדעי למחקר (S) (18H 05260) על "חומרים חדשניים תפקודי מבוסס על מדע מולקולרית פנים סולם רב" Y.I. עוזר ההוראה היא אסירת תודה על מענק הסיוע JSPS עבור אתגר מחקר גישוש (16K 14062). עליה תודה לאחווה מדען צעיר JSPS.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1-אתיל-3-מתילימידזוליום טריפלואורומתאנסולפונט, 98% | TCI | E0494 | |
| 4-ציאנו-4'-פנטילוקסיביפניל, 98% | TCI | C1551 | |
| חותך זכוכית עם קצה יהלום | AS ONE | 6-539-05 | |
| דיכלורומתאן, 99.5% | KANTO CHEMICAL | 10158-2B | HPLC כיתה |
| קלורימטר סריקה דיפרנציאלית | METTLER TOLEDO | DSC 1 | |
| מיקרוסקופ דיגיטלי | KEYENCE | VHX-5000 | |
| Extran MA01 | Merck | 107555 | |
| זכוכית מצופה ITO במלואה | , סדר קוסטום, התנגדות: ~30Ω | ||
| חרוזי זכוכית | Thermo Fisher Scientific | 9005 | 5 ± 0.3 μ m בקוטר |
| חם | INSTEC | mK1000 | |
| זכוכית בדוגמת ITO | סדר קוסטום, התנגדות: ~30Ω | ||
| משאבת ואקום סיבובית שמן | SATO VAC | TSW-150 | לחץ: ~ 5 Pa |
| דבק אופטי | Noland | NOA81 | |
| Poly (3,4-ethylenedioxythiophene), ביס-פולי (אתילנגלקול), לאוריל סיים | סיגמא אולדריץ' | 687316 | 0.7 wt% (פיזור בניטרומתאן) |
| Potentiostat | TOHO TECHNICAL RESEARCH | PS-08 | |
| מכונת שפשוף | EHC | MRJ-100S | |
| ספקטרופוטומטר | JASCO | V-670 UV/VIS/NIR | |
| ציפוי ספין | MIKASA | 1H-D7 | |
| מים טהורים | במיוחד Merck | Milli-Q אינטגרלי 3 | |
| אמבטיה אולטרסאונד | כאחד | ASU-2 | הספק: 40 W |
| הלחמה אולטרסאונד | KURODA TECHNO | SUNBONDER USM-IV | |
| UV מנורת כ | SLUV-4 | אחד | הספק: 4 W |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה