פרוטוקול זה ממחיש את הכנת החומר הפוטולוגי המוצגים בשלב מוצק, שלבים שונים של גבישי נוזלים, ושלב נוזלי איזוטרופי על ידי הגדלת הטמפרטורה. הוצגו כאן הם שיטות למדידת מבנה-מערכת היחסים אלסטיות של החומר.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
פרוטוקול זה ממחיש את הכנת החומר הפוטולוגי המוצגים בשלב מוצק, שלבים שונים של גבישי נוזלים, ושלב נוזלי איזוטרופי על ידי הגדלת הטמפרטורה. הוצגו כאן הם שיטות למדידת מבנה-מערכת היחסים אלסטיות של החומר.
חומר גמיש למדידת חומרים גמישים המגיבים לגירויים ספציפיים הם אחד מהשיעורים האטרקטיביים ביותר של חומרים החשובים לטכנולוגיות עתידיות, כגון טכנולוגיות הדבקה על פי דרישה, מפעילים, מצמדים מולקולריים ומאסה ננו/מיקרוסקופיים. ובילי. לאחרונה נמצא כי באמצעות מעבר מיוחד נוזלי מוצק, מאפיינים rheological יכול להפגין שינויים משמעותיים, ובכך לספק מתאימים חכם החומר גמיש למדידת חומרים גמישים. עם זאת, עיצוב חומרים עם רכוש כזה הוא מורכב, וזמני החלפת קדימה ואחורה הם בדרך כלל ארוך. לכן, חשוב לחקור מנגנוני עבודה חדשים כדי להגשים מעברים מוצקים לנוזלים, לקצר את זמן המעבר, ולשפר את הניגודיות של מאפייני הרטיאולוגיים במהלך המעבר. כאן, מעבר בשלב האור המושרה הקריסטל-נוזל הוא נצפתה, אשר מאופיין באמצעות מיקרוסקופ אור (פום), photorheometry, צילום הדיפרנציאל המוח סריקה (צילום DSC), ו-X-ray עקיפה (XRD). מעבר הפאזה האנטי-נוזלי של האור מציג תכונות מפתח כגון (1) מיתוג מהיר של שלבים מסוג גביש-נוזלי עבור תגובות קדימה ואחורה ו (2) יחס ניגודיות גבוה של גמישות ויסקוזה. ב אפיון, פום הוא יתרון במתן מידע על התפלגות מרחבית של כיווני מולקולה LC, קביעת סוג של שלבים גבישי נוזלי המופיעים בחומר, ולימוד הכיוון של LCs. פוטורומטריה מאפשר מדידה של תכונות מרטיאוולוגיות של חומר תחת גירויים בהירים ויכולים לחשוף את מאפייני המיתוג הפוטולוגיים של חומרים. Photo-DSC היא טכניקה לחקירת מידע תרמודינמי של חומרים באפלה ותחת הקרנה קלה. לבסוף, XRD מאפשר לימוד של מבנים מיקרוסקופיים של חומרים. המטרה של מאמר זה היא להציג באופן ברור כיצד להכין ולמדוד את המאפיינים הנדונים של חומר פוטטורוולוגי.
חומרים מכניים חכמים עם יכולת לשנות את התכונות שלהם אלסטי וגמיש בתגובה וריאציה סביבתית יצרו עניין עצום בקרב החוקרים. יכולת החלוקה נחשבת לגורם החומרי החשוב ביותר, המציע את החוסן של תגובה מכנית חוזרת באורגניזמים חיים. עד היום, חומרים מלאכותיים עם פונקציות רב-תכליתי עוצבו על ידי שימוש בחומר רך (כלומר, הידרו-ג'ל הידראולי1,2,3, פולימרים4,5, 6,7,8,9,10,11, קריסטלים נוזליים [lcs]9,10,11, 12,13,14,15,16,17, pH-להגיב מיקרולים18,19,20 ,21,22, ו מפעילי חומרים23). עם זאת, חומרים אלה סובלים מיותר מאחת מהבעיות הבאות: חוסר ההיחדות, יחס ניגודיות נמוך של מיתוג של גמישות והאטה, מהירות המעבר הנמוכה וקצב מיתוג איטי. בחומרים קונבנציונליים, העסקה קיימת בין יחס ניגודיות המעבר של גמישות ומהירות מיתוג; כך, עיצוב חומרים המכסים את כל הקריטריונים האלה עם ביצועים גבוהים הוא מאתגר. כדי להגשים את החומרים עם היכולת המוזכרת לעיל, בחירה או עיצוב מולקולות הנושאות את האופי מתהווה של נזילות גבוהה (רכוש צמיגה) ו קשיחות (המאפיין אלסטי) הוא חיוני.
גבישים נוזליים הם מערכות אידיאליות עם מספר רב של קריסטלים נוזליים ושלבים מוצקים שניתן לכוונן באמצעות עיצוב מולקולרי. הדבר מאפשר למבנים המורכבים באופן עצמאי בקשקשים באורך שונים בשלבים מסוימים של LC. לדוגמה, בעוד התערוכה הגבוהה ביותר בסימטריה מרחבית (NLCs) מציגה צמיגות ואלסטיות נמוכות בשל הסדר המרחבי הקצר שלהם, טורי סימטריה נמוכה או smectic LCs מציגים צמיגות גבוהה ואלסטיות עקב טווח ארוך ותלת מימדי . מרבית הערים הוא צפוי כי אם ניתן להחליף חומרים LC בין שני שלבים עם הבדלים גדולים בתכונות האלסטיות שלהם וגמיש, לאחר מכן ניתן להשיג חומר חכם וגמיש עם ביצועים גבוהים. כמה דוגמאות דווחו9,10,11,12,13,14,15.
מאמר זה ממחיש את הכנת החומר הפוטורולוגי LC עם רצף פאזה של איזוטרופי (I)-nematic (N)-טוויסט-עיקול nematic (TB)24-קריסטל (Cry) על קירור (ולהיפך על חימום), אשר מוצגים מהיר והפיך החלפת מיתוג גמיש בתגובה לאור. המוצגים כאן הם שיטות למדידת גמישות ומדידת והמחשה של מבנה מיקרוסקופיים-מערכת יחסים אלסטיות. פרטים מתוארים בתוצאות הנציגים ובמקטעי הדיון.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת שפשוף משטחים עבור יישור מולקולות LC בתוכנית
2. הכנת תאים LC
3. אפיון מרקם בעזרת מיקרוסקופ אופטי מפולע
4. מדידות פוטוהיולוגית
5. תמונה-סריקת הקלורימטריה
6. אפיון עקיפה של קרני רנטגן
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
התמונות פום, הנתונים הפוטומטרים, צילום-DSC נתונים, ופרופילים בעוצמה XRD נאספו בחשכה במהלך וריאציה הטמפרטורה בעוד אור UV זורחת. איור 1א, ב מייצג את המבנה של CB6OABOBu, עם רצף הפאזה שלה ותצורות אפשריות ממוטבת על ידי שדה הכוח MM2 בתוכנית הדוגמנות (למשל, ChemBio3D).
כאשר CB6OABOBu נמצאת במצב טרנס, שתי מדינות בעלי מבנה מתקבל על האנרגיה מופיעות, והקונפורמציה המעוותת היא היציבה ביותר המעודדת את היווצרות השלב של שחפת. כאשר CB6OABOBu מתרגש למצב cis כאשר הם...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כפי שנחשף באיור 1, CB6OABOBu הוא חומר התגובה לתמונה עם I, N, TB, ו-בשלב הזעקה רצפים על הקירור. מאז ההזמנה המקומית של שלבים אלה שונה באופן משמעותי, מיתוג מונחה תמונה של תכונות rheological צפוי להפגין ניגודיות טובה אלסטי גמיש. כדי לחקור את זה, בוצעו מדידות פוטו-רטיולוגיה.
ראשית, אנו לשקול את הנתונים rheological נמדד בחושך (איור 2a, אדום עיגולים פתוחים). ב-I-N מעבר פאזה, צמיגות אפקטיבית (ηלאחד) פוחתת,...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
. למחברים אין מה לגלות
עבודה זו נתמכת על ידי פרויקט המחקר המשותף של ה-JSPS. תמיכה פיננסית ממענקים NKFIH PD 121019 ו-FK 125134 מוכרת.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 21-401-10 | AS ONE | Microspatula | |
| AL1254 | JSR | סוכן יישור מישורי לגבישים נוזליים | |
| BX53P | אולימפוס | מיקרוסקופ מקטב עם יחידות שידור / אפי תאורה | |
| דיסקברי DSC 25P | TI מכשירים | ציוד פוטו-DSC חותך | |
| זכוכית PRO-1A | Sankyo | A חותך זכוכית מבוסס יהלום | |
| HS82 | מטלר טולדו | שלב חם | |
| MCR502 | אנטון פאר | ריאומטר מסחרי | |
| MRJ-100S | EHC | מכונת שפשוף | |
| נורלנד דבק אופטי 65, 81 | מוצרי | הידבקויות פוטו-ריאקטיביות | |
| OmniCure S2000 | Excelitas Technologies | מנורת קשת קצרה של אדי כספית בלחץ גבוה. מקסימום 70 mW/cm^2. | |
| PILATUS 6M | Dectris | להסרת עקיפה של קרני רנטגן | |
| S1126 | מצע זכוכית | מטסונאמי | |
| SC-158H | EHC | ציפוי ספין | |
| SCAT-20X | DKS | חומר ניקוי אלקליין | |
| SLUV-4 | AS ONE | מנורת קשת קצרה אדי כספית בלחץ נמוך | |
| UV-208 | מנקה | אוזון אולטרה סגול של |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.