Name: מעבר אוריינטלי בקריסטל נוזלי המופעל על ידי הצמיחה התרמודינמית של גליונות הרטבה אינטרפסיאליים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-15T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 26 s
Description: למד כיצד להפעיל מעבר אוריינטלי בקריסטל נוזלי בתגובה לשינויי טמפרטורה באמצעות גליונות הרטבה אינטרפסיאליים. שיטה זו מאפשרת תצפית רציפה וניתוח של תכונות פיזיקליות בחקר מדע החומרים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי JSPS KAKENHI מענק מספר 16H06037. אנו מודים בכבוד רב ד&quot;ר יוג&#39;י סאסאקי בהוקאידו האוניברסיטה לעזרה טכנית עבור HR-DSC.

1. הכנת שכבת נוזל קריסטל שכבת של Perfluoropolymer על גבי מצעים זכוכית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת הפתרון perfluoropolymer <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 1 מ&quot;ל של פתרון perfluoropolymer על ידי המסת פתרון perfluoropolymer (9% פולימר% wt) ב ממס מסחרי ביחס של 1: 2; זה מבטיח סרטים אחידים 0.5-1 מיקרומטר עבה להיות ספין מצופה. הערה: נא עיין רשימת החומרים עבור הפתרון ממס בשימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציפוי של perfluoropolymer על גבי מצעים זכוכית נקי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את מצעי הזכוכית (גודל טיפוסי: 1 ס&quot;מ x 1 ס&quot;מ) על ידי sonication ב 38 או 42 קילוהרץ ב אבקת אלקליין. שוב ושוב לשטוף אותם עם מים מזוקקים. בדרך כלל, לשטוף יותר מ 10 פעמים, עם 5 דקות של sonication בכל פעם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נושא מצעים UV-O 3 מנקה במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטפטף 20 μL של הפתרון משלב 1.1 על גבי זכוכית זכוכית נקיTes. מיד ספין מעיל הפתרון ב 3,500 סל&quot;ד וטמפרטורת החדר עבור 70 שניות. אופים את הסרט ב 80 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות כדי להסיר ממס ב 200 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות לריפוי. </li></ol></li></ol> 2. הכנת תאים LC <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דבק שני מצעים זכוכית מצופה בסרט יחד באמצעות שרף צילום לריפוי מנורת LED עם אורך גל של 365 ננומטר (1.1 W / cm 2 ). התאם את עובי הפער בין שני מצעים לתוך בטווח של 2-100 מיקרומטר באמצעות מיקרומטר בגודל חלקיקי זכוכית או פוליאתילן סרטים naphthalate. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציג חומר LC, 4&#39;-בוטיל -4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile (CCN47, 0.2-10 μL) 9 לתאי LC מוכן באמצעות מרית תחת נימי כוח בטמפרטורה גבוהה יותר מאשר הנוזל איזוטרופיים (I) (N) טמפרטורת המעבר בשלב. הערה: CCN47 יש anisotropy דיאלקטרי שלילי, ואת רצף פאזה הוא בוכה 298.6 K SMA 301.3 KN 331.3 KI, שבו בכי ו SmA לעמוד קריסטל ו smectic שלבים. אל תציג את CCN47 בשלב N או בשלב SMA, שכן יישור זרימה המושרה יקודם. </li></ol> 3. אפיון לדוגמה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצפית מרקם על ידי מיקרוסקופ אופטי מקטב (POM) 10 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לתאי LC תחת POM עם עדשות אובייקטיביות 4-100X בשילוב עם שלב חם לשלוט על טמפרטורת המדגם עם דיוק ± 0.1 K. הקלט את המרקמים ביותר מ 5 מסגרות, במרווחים אפילו לכל קלווין. השתמש במצלמת צבע דיגיטלית ברצף, הן על קירור וחימום בטווח של 291-343 ק. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דיאלקטרי ספקטרוסקופיה (DS) 11 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן תאים LC, עם אלקטרודות איטו - אשר יכול להיות מרובע או צורה עגולה ניתן לרכוש מסחרית - על שני מצעים. הלחמה חוט להוביל לכל מצע. הערה: עיין ברשימת החומרים עבור המצעים בהם נעשה שימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את הקיבול או קבוע דיאלקטרי של תאים LC, בדיוק כפי המשמש POM, באמצעות עכבה מסחרי / Analyzer שלב רווח. ודא כי מצב הדגימות הוא equilibrated לפני כל מדידה. למדוד את התלות בזמן של קיבול או קבוע דיאלקטרי של תאים LC ידי מדידת הקיבול של תאי LC באופן ידני כל 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המדידה DS רק אם הקיבול או קבוע דיאלקטרי של תאים LC הופך תלוי זמן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רזולוציית קלוריות גבוהה למדידת רזולוציה גבוהה (HR-DSC) 12 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את התאים LC לתוך מתוצרת בית HR-DSC להיבדק, בדיוק כמו POM ( לעולם לא להשתמש DSC מחבתות). עיין ב - Reference 12 כדי לעצב ולבנות HR-DSC וללמוד כיצד להשתמש בו. בצע מדידות עם שיעורי סריקה של 0.05-0.10 K / min כדי לשפר את הטמפרטורה המינימלית פותר פאוEr. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אירוע רעייה עקיפה של קרני רנטגן (GI-XRD) 13 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את תא LC (משמש POM או DSC) או מדגם עם טיפה μL 2 עד 5 של CCN47 על מצע מצופה על המדגם GI-XRD מדגם, אשר צריך להיות מצויד בקר טמפרטורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאזן את המדגם במשך יותר מ 10 דקות בטמפרטורות הרצוי בטווח של 291-343 K, הן על קירור וחימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקרני רנטגן של האירוע על המדגם, עם נקודת זווית דקה סביב 0.05-0.10 °, כדי לחלץ מידע על פני השטח על אוריינטציה מולקולרית / הזמנות / מבנים. סווינג את זווית האירוע של קרן רנטגן כדי למצוא את זווית האירוע האופטימלי שבו כוח של עקיפה הוא החזק ביותר. קח את המדידות בזווית האירוע האופטימלית. הערה: יש לזכור כי GI-XRD מאפשר לבחון תכונות מוזרות בין-ממדיות בקנה מידה ננומטרי, ובכך למקסם את האות מ lAyers תוך מזעור האות מן בתפזורת. שים לב שגיאומטריות XRD רגילות, מלבד GI-XRD, אינן שיטות רגישות לאדמה, שכן בקרן הרנטגן יש עומק חדירה גדול לחומרים. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Woltman, S. J., Jay, G. D., Crawford, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Liquid-Crystal+Materials+Find+a+New+Order+in+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Liquid-Crystal Materials Find a New Order in Biomedical Applications.</a> Nat. Mater. 6 (12), 929-938 (2007).</li>
<li>Carlton, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+and+Biological+Sensing+Using+Liquid+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Liq.+Cryst.Rev%22%5BJournal%5D)">Chemical and Biological Sensing Using Liquid Crystals.</a> Liq. Cryst.Rev. 1 (1), 29-51 (2013).</li>
<li>Patel, J. S., Yokoyama, H. <a target="_blank" href="http://www.nature.com/nature/journal/v362/n6420/abs/362525a0.html">Continuous Anchoring Transition in Liquid Crystals.</a> Nature. 362, 525-527 (1993).</li>
<li>Senyuk, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+alignment%2C+anchoring+transitions%2C+optical+properties%2C+and+topological+defects+in+the+nematic+phase+of+thermotropic+bent-core+liquid+crystal+A131%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+E%22%5BJournal%5D)">Surface alignment, anchoring transitions, optical properties, and topological defects in the nematic phase of thermotropic bent-core liquid crystal A131.</a> Phys Rev E. 82 (4 Pt 1), 041711(2010).</li>
<li>Bechhoefer, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+Behavior+in+Anchoring+Transitions+of+Nematic+Liquid+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Critical Behavior in Anchoring Transitions of Nematic Liquid Crystals.</a> Phys. Rev. Lett. 64 (16), 1911-1914 (1990).</li>
<li>Dhara, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anchoring+Transitions+of+Transversely+Polar+Liquid-Crystal+Molecules+on+Perfluoropolymer+Surfaces%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Anchoring Transitions of Transversely Polar Liquid-Crystal Molecules on Perfluoropolymer Surfaces.</a> Phys. Rev. E. 79 (6 Pt 1), 60701(2009).</li>
<li>Aya, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stepwise+heat-capacity+change+at+an+orientation+transition+in+liquid+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Stepwise heat-capacity change at an orientation transition in liquid crystals.</a> Phys. Rev. E. 86 (2), 022512(2014).</li>
<li>Aya, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamically+Anchoring-Frustrated+Surface+to+Trigger+Bulk+Discontinuous+Orientational+Transition%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Thermodynamically Anchoring-Frustrated Surface to Trigger Bulk Discontinuous Orientational Transition.</a> Langmuir. 32 (41), 10545-10550 (2016).</li>
<li>Dhara, S., Madhusudana, N. V. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/233369379_Physical_characterisation_of_4'-butyl-4-heptyl-_bicyclohexyl-4-carbonitrile">Physical characterisation of 4'-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile.</a> Phase Trans. 81 (6), 561-569 (2008).</li>
<li>Dierking, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDierking%2C+I+%22Textures+of+Liquid+Crystals%22">Textures of Liquid Crystals</a>. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim, FRG. (2003).</li>
<li>Perkowski, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.academia.edu/23663093/Technical_aspects_of_dielectric_spectroscopy_measurements_of_liquid_crystals">Technical aspects of dielectric spectroscopy measurements of liquid crystals.</a> Opto-Electronics Review. 16 (3), 271-276 (2008).</li>
<li>Inaba, H. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/243957141_Nanowatt_stabilized_DSC_and_ITS_applications">Nano-watt stabilized DSC and ITS applications.</a> J Therm Anal Calorim. 79 (3), 605-613 (2005).</li>
<li>Leveiller, F., Boehm, C., Jacquemain, D. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la00015a037">Two-dimensional crystal structure of cadmium arachidate studied by synchrotron X-ray diffraction and reflectivity.</a> Langmuir. 10 (3), 819-829 (1994).</li>
<li>de Gennes, P. G., Prost, J. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/261592441_The_Physics_of_Liquid_Crystals_Second_Edition_by_PG_de_Gennes_and_J_Prost_International_Series_of_Monographs_on_Physics_No_83_published_OUP_1993_ISBN_0_19852024_7">The Physics of Liquid Crystals (Second Edition)</a>. , Oxford University Press. (1993).</li>
<li>Aya, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Critical+Behavior+in+an+Electric-Field-Induced+Anchoring+Transition+in+a+Liquid+Crystal%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Critical Behavior in an Electric-Field-Induced Anchoring Transition in a Liquid Crystal.</a> Phys. Rev. E. 86 (1 Pt 1), 10701(2012).</li>
<li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1750380">Kinetics of Phase Change. I General Theory.</a> J. Chem. Phys. 7, 1103-1112 (1939).</li>
<li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1750631">Kinetics of Phase Change. II Transformation-Time Relations for Random Distribution of Nuclei.</a> J. Chem. Phys. 8 (2), 212-224 (1939).</li>
<li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.1750872">Granulation Phase Change, and Microstructure Kinetics of Phase Change. III.</a> J. Chem. Phys. 9, 177-184 (1941).</li>
<li>Sasaki, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinctive+Thermal+Behavior+and+Nanoscale+Phase+Separation+in+the+Heterogeneous+Liquid-+Crystal+B4+Matrix+of+Bent-Core+Molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Distinctive Thermal Behavior and Nanoscale Phase Separation in the Heterogeneous Liquid- Crystal B4 Matrix of Bent-Core Molecules.</a> Phys. Rev. Lett. 107 (23), 237802(2011).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

התמונות 10x POM שצולמו באמצעות תא 5 L מיקרומטר LC ( תרשימים 1a ו b ) מראים בבירור כי מצב אוריינטציה של מולקולות LC בתפזורת מעביר בין P ו- V אוריינטציות על וריאציה טמפרטורה בצורה מסודרת. זה מסומן על ידי נוקלאציה התחום ותהליכי הצמיחה, עם כיוון חדש שונה מן האוריינטציה הראשונית על ידי 90 °. הטמפרטורות המעבר על קירור וחימום הם 321.5 K ו 325.3 K, בהתאמה. מאז CCN47 יש birefringence של ~ 0.02 9 , את הנראות של המרקם Schlieren הוא טו...

בשנים האחרונות, יש כבר עניין הולך וגדל ללמוד כיצד דינמי תכונות מולקולריות של מולקולות פני השטח בתגובה לגירויים חיצוניים עלול להשפיע על הכיוון הגדול של חומרים במדינות LC. דוגמה אחת היא להשתמש biosensors LC כיישום חדש של LCs 1 , 2 . כדי לכמת כמה ביו מינים היעד מזוהים, חשוב לדעת כיצד LCs interfacial כי קשר מולקולות היעד שמירה להשתנות ולהתפתח, תוך גילוי וכיצד הם להעביר / לתרגם את המאפיינים שלהם בתפזורת. באמצעות מודלים כדי להמשיך בתשובות אלה, התחלנו עם מערכות שיש להם אוריינטציה מולקולרית פני השטח שלהם לטווח קצר הזמנות משתנים תרמודינמית. מערכות אלו מאפשרות לנו לקשר בין השינויים בכיוון האוריינטציה לבין ההזמנות עם כיוון הכמות התוצאתי באופן שיטתי. לאחרונה, מצאנו כמה מערכות LC כי התערוכה oמעברים ריאקציונליים, שבהם שינוי אוריינטציה מולקולארית ספונטנית משתנה עם טמפרטורה. באופן עקרוני, ניתן לסווג מעברים אוריינטליים למעבר מסדר 2 , 4 או חצי-מסדר ראשון , 5 , 6 , 7 , 8 . הראשונה מלווה בהתחדשות מולקולארית בתפזורת על שינויים בטמפרטורה, בעוד שהאחרונה מדגימה רציפה. במאמר זה, אנו מתארים מעבר אוריינטליאלי בצורה מעין-מסדר ראשון בין מצבי P ו- V. זה מתקדם בשלב nematic יחיד (N) על ידי שינוי הטמפרטורה. פרטים יינתנו בתוצאות נציג ובדיון. מאז שינוי אוריינטלי בתפזורת צריך להיות כפוף על ידי שינוי האוריינטציה מולקולרית פני השטח קצר- סדר הזמנות, ברור כי מערכת זו עשויה להציע תובנות כיצד וריאציה התרמודינמי של האוריינטציה מולקולרית פני השטח לטווח קצר orderings משפיע על הכיוון הגדול. במאמר זה, במטרה להבין את הנושאים הנ&quot;ל, התמודדנו עם שלוש בעיות באמצעות ארבע שיטות משלימות ( כלומר, POM, DS, HR-DSC ו- GI-XRD): (1) איך נראה המעבר האוריינטלי? (2) האם ניתן לזהות את הטרנספורמציה האוריינטלית מבחינה תרמית? (3) מדוע וכיצד מתרחש המעבר האוריינטלי?

<table><tbody><tr><td>CYTOP</td><td>אסאהי זכוכית ושות 'בע"מ</td><td>ממס CTX-809A</td><td></td></tr><tr><td>עבור CYTOP</td><td>Asahi Glass Co. Ltd.</td><td>CT-180 סול.</td><td></td></tr><tr><td>חומר ניקוי אלקליין</td><td>Merck KGaA</td><td>Extran MA01</td><td></td></tr><tr><td>NOA61</td><td>Norland Products, Inc.</td><td>#37-322</td><td>ניתן לרכישה מ-Edmund Optics</td></tr><tr><td>AL1254</td><td>JSR Corporation</td><td></td><td>חומר יישור מישורי בתאים מתוצרת עצמית</td></tr><tr><td>4'-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile</td><td>Nematel GmbH & Co. KG</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מנקה UV-O3</td> בהתאמה אישית <td>Technovision Inc.</td><td>UV-208</td><td></td></tr><tr><td>מערכת שלב חם</td><td>Mettler Toledo</td><td>HS82</td><td></td></tr><tr><td>ראש מצלמה צבעונית בחדות גבוהה</td><td>Nikon</td><td>DS-Fi1</td><td></td></tr><tr><td>מנתח עכבה/פאזה רווח</td><td>Solartron אנליטי</td><td>1260</td><td></td></tr><tr><td>מצע מצופה תחמוצת בדיל אינדיום (ITO)</td><td>GEOMATEC Co. Ltd.</td><td></td><td>בהתאמה אישית</td></tr></tbody></table>

מעבר אוריינטלי בקריסטל נוזלי המופעל על ידי הצמיחה התרמודינמית של גליונות הרטבה אינטרפסיאליים

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

ב גביש נוזלי (LC) כימיה פיסיקלית, מולקולות ליד פני השטח לשחק תפקיד גדול בשליטה על אוריינטציה בתפזורת. עד כה, בעיקר כדי להשיג מדינות אוריינטציה הרצוי מולקולרית LC מציג, &quot;השטח&quot; סטטי השטח של LCs, שנקרא משטח עיגון, נחקרה באופן אינטנסיבי. ככלל אצבע, פעם אחת את הכיוון הראשוני של LCs הוא &quot;נעול&quot; על ידי טיפולים משטח ספציפיים, כגון שפשוף או טיפול עם שכבת יישור מסוים, זה בקושי משנה עם הטמפרטורה. כאן, אנו מציגים מערכת המציגה מעבר אוריינטלי על וריאציה טמפרטורה, אשר מתנגש עם הקונצנזוס. ממש על המעבר, מולקולות LC בתפזורת חווים את הסיבוב האוריינטציה, עם 90 ° בין הכיוון המישורית (P) בטמפרטורות גבוהות לבין כיוון אנכי (V) בטמפרטורות נמוכות בסדר המעבר הראשון. יש לנו מעקב תרמודינמי משטח עיגון התנהגות באמצעות מיקרוסקופ אופטי מקטב (POM), ספקטרוסקופיה דיאלקטארית (DS), רזולוציית סריקה דיפרנציאלית סורקית (HR-DSC), ורמות קרני רנטגן (GI-XRD) והגיעו להסבר פיזי מתקבל על הדעת: המעבר נגרם על ידי גידול של פני השטח גליונות הרטבה, אשר מטילים את הכיוון V מקומי מקומי נגד הכיוון P בתפזורת. הנוף הזה יספק קישור כללי המסביר כיצד האוריינטציה הכמותית של שיווי המשקל מושפעת מהכוונה על פני השטח במערכות LC רבות. באפיון שלנו, POM ו DS הם יתרון על ידי מתן מידע על התפלגות המרחב של האוריינטציה של מולקולות LC. HR-DSC מספק מידע על מידע תרמודינמי מדויק על מעברים, אשר לא ניתן לטפל על ידי מכשירים DSC קונבנציונאלי בשל רזולוציה מוגבלת. GI-XRD מספק מידע על אוריינטציה מולקולרית ספציפית על פני השטח ועל הזמנות לטווח קצר. מטרת מסמך זה היא להציג פרוטוקול להכנת מדגם המציג את transiכדי להדגים כיצד וריאציה מבנית תרמודינמית, הן בתפזורת על המשטחים, ניתן לנתח באמצעות השיטות הנ&quot;ל.

תמונות POM, נתוני DS, נתוני HR-DSC ודפוסי GI-XRD נאספו במהלך שינויי טמפרטורה, במיוחד בקרבת המעבר האוריינטליאלי הן בקירור והן בחימום. איור 1 מייצג את האבולוציה של המרקם שנעשו על ידי מדידות POM ו- DS במהלך תצפית POM של המעבר האוריינטליאלי ממצב P (V) למצב הכיוון V (P) במהלך קירור (חימום). תהליך הרהור מחדש במהלך המעבר האור...

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להפעיל מעבר אוריינטציה של גביש נוזלי בתגובה לטמפרטורה. מתודולוגיות מתוארות להכנת מדגם על מנת לבחון את המעבר ואת התפתחות המעבר המפורטת.

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

המטרה הכללית של הליך זה היא לעורר מעבר אוריינטציוני של גביש נוזלי בתגובה לטמפרטורה, ולאפיין את המעבר. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הגבישים הנוזליים, כגון התנהגויות של עיגון פני שריר תרמודינמי.היתרון של פרוטוקול זה הוא שניתן להדמיא באופן ברור את המעבר האוריינטציוני בצורה רציפה זו, ובכך ניתן לבחון באופן שיטתי את התכונות הפיזיקליות המעורבות. כדי להתחיל בהליך זה, הכין 1 mL של תמיסת perfluoropolymer על ידי המסת ה-perfluoropolymer הרצוי בממס מסחרי ביחס של 1:2, כדי להבטיח קבלת סרטים אחידים בעובי של 0.5 עד 1 µm עבור spin coating.בשלב הבא, שטפו את התשתיות הזכוכית באמצעות סוניקציה בתדר של 42 kilohertz בדטרגנט בסיסי. לאחר מכן, שטפו כל תשתית שוב ושוב במים מזוקקים. לאחר שטיפת התשתיות וייבושן, החשילו אותן למנקה UV ozone למשך 10 דקות.לאחר מכן, טפטפו 20 µL של תמיסת הפרפלואורפולימר על כל מצע זכוכית שנוקה. בצעו מיד ציפוי ספין (spin coat) של התמיסה במהירות של 3,500 rpm ובטמפרטורת החדר למשך 70 שניות. לאחר מכן, חממו את השכבה ב-80 °C למשך 60 דקות להסרת הממס, וב-200 °C למשך 60 דקות לצורך הקשיה.מרח שרף הניתן להקשיה באמצעות אור, המעורבב מראש עם חלקיקי זכוכית בגודל מיקרומטר, על אחת מתשתיות הזכוכית המצופות בקדם. לאחר מכן, הנח תשתית זכוכית מצופה שנייה מעל התשתית הראשונה והשתמש במנורת LED באורך גל של 365 nanometers כדי להדביק את שתי התשתיות זו לזו. לאחר מכן, הכנס 0.2 עד 10 µL של CCN47 לכל אחד מתאי ה-LC שהוכנו, באמצעות שפכטל תחת כוח קפילרי בטמפרטורה הגבוהה מטמפרטורת מעבר הפאזה האיזוטרופית-נמטית.כעת, בחנו את תאי ה-LC תחת מיקרוסקופיה אופטית מקטבת עם עדשות אובייקטיב בפיסות של 4 עד 100X, בשילוב עם במה מחוממת לשליטה בטמפרטורת הדגימה בדיוק של 0.1 Kelvin פלוס או מינוס. באמצעות מצלמה דיגיטלית צבעונית, תיעדו את הטקסטורות ביותר מחמישה פריימים, במרווחים שווים לכל Kelvin, הן בעת קירור והן בעת חימום בטווח של 291 עד 343 Kelvin. עבור ספקטרוסקופיה דיאלקטרית, הכינו תא LC עם אלקטרודות ITO על ידי הלחמה של חוט מוליך לכל מצע.כדי למדוד את הקיבול של תאי ה-LC, חברו את התאים להדקי מנתח פאזה, הגבר ועכבה מסחרי. לאחר מכן, מדדו באמצעות המנתח את התלות בזמן של קיבול תאי ה-LC בכל חמש דקות. לצורך אנליזת HR-DSC, הכניסו את תאי ה-LC למכשיר HR-DSC שהוקם במעבדה לצורך הבדיקה.בצעו מדידות בקצבי סריקה של 0.05 עד 0.10 Kelvin לדקה כדי לשפר את כושר ההפרדה בטמפרטורה המינימלית. כאן מוצגת התפתחות המרקם שנקבעה באמצעות מיקרוסקופיה אופטית מקטבת ומדידות ספקטרוסקופיה דיאלקטרית במהלך המעבר האוריינטציוני ממצב אוריינטציוני פלנרי למצב אנכי בזמן קירור וחימום. בעת קירור, האוריינטציה הפלנרית מופיעה מיד מתחת לטמפרטורת המעבר של הנמטי האיזוטרופי.עם הופעת מרקמי Schlieren של שתי ומספר ארבע מברשות. על ידי חישול או קירור נוסף, שדה הראייה הופך לאפל לחלוטין, מה שמרמז על השלמת המעבר האוריינטציוני. נתוני HR-DSC המייצגים את זרימת החום דרך הדגימה כפונקציה של טמפרטורה וזמן מוצגים כאן.הנתונים של שינוי זרימת החום לאורך זמן שימשו לניתוח מעריך Avrami לאחר המעבר האוריינטציוני. תבניות עקיפת קרני רנטגן בזווית שכיבה (Grazing incidence x-ray diffraction) בגיאומטריית טיפה ובגיאומטריית תא C2 LC בטמפרטורות שונות. הדגמה של סדר בטווח קצר של שכבות רטיבה quasi-smectic a.עם מבני שכבות שנוצרו סמוך לפני השטח. אפילו בטווח הטמפרטורות של מצבי האוריינטציה הפלנריים, דפי הרטבה קוואזי-סמקטיים (quasi-smectic a-wetting sheets) נשמרים, מה שמעיד על כך שתנאי האוריינטציה של פני השטח הוא מתוסכל. טווח ההיסטרזיס עקבי עם טווח ההיסטרזיס שאושש באמצעות מיקרוסקופיה אופטית מקטבת וספקטרוסקופיה דיאלקטרית, מה שמרמז כי מעבר האוריינטציה מופעל על ידי צמיחה של דפי הרטבה קוואזי-סמקטיים.לאחר השליטה בשיטה, ניתן לבצע את תצפית מעבר האוריינטציה בתוך ארבע שעות, בתנאי שפרוצדורות ההכנה בוצעו כראוי. בעקבות פרוצדורה זו, ניתן לבצע שיטות נוספות, כגון מיקרוסקופיה קונפוקלית פלואורסצנטית ואנליזה אופטית לא-ליניארית, כדי לענות על שאלות נוספות, כגון ההתפלגות המיוחדת של אוריינטציות הדירקטור של הגביש הנוזלי. לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום מדע השטחים של גבישים נוזליים לחקור קשרים בין המבנים המיקרוסקופיים בקרבת שטח הפנים לבין המבנים והתכונות המיקרוסקופיים.לאחר צפייה בסרטון זה, תגמירו להבין כיצד להכין דגימה לצפייה במעבר האוריינטציוני וכיצד לאפיין את התכונות הפיזיקליות החשובות.

orientational-transition-liquid-crystal-triggered-thermodynamic

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לחקירת דיאגרמות פאזה מרובות רכיבים באמצעות חרוזים מגנטיים מבוקרים חיצונית כנשאי נוזלים בגישת מעבדה בצינור. גישה זו יכולה לסייע ביישומים המבקשים לאסוף מידע נוסף על שינוי פאזה במערכות נוזליות מורכבות.

שלב תרשים אפיון באמצעות חרוזים מגנטיים כדיסקים נוזליים

פותח חומר מודל דו-ממדי של זירקוניום פוספט דיסקוטי. הגביש האנאורגני בעל המבנה הלמלרי סונתז בשיטות הידרותרמיות, ריפלוקס ומיקרוגל. בפילינג עם מולקולות אורגניות, ניתן להמיר גבישים שכבתיים לחד-שכבות, ונוצר שלב גביש נוזלי נמטי בריכוז מספיק של חד-שכבות.

סינתזת קילוף של פוספטים זירקוניום Discotic להשיג קריסטלים קולואיד נוזלים

אנו מדגימים הכנה של אלסטומרים גבישיים נוזליים מבוססי סילוקסן ואפוקסי (LCEs) וננו-קומפוזיטים LCE. ה-LCEs מאופיינים ביחס למתח הפיך, סדר גביש נוזלי ונוקשות. כיישום פוטנציאלי, אנו מדגימים את השימוש בהם כמצעים מגיבים לצורה במכשיר מותאם אישית לתרבית תאים פעילה.

הכנת Monodomain Liquid Crystal אלסטומרים גביש נוזלי Nanocomposites אלסטומר

המטרה של הפרוטוקול היא ליצור סרטים פולימר גבישי נוזלי יכול באופן מכני נעים תחת הקרנה תאורה רציפה. נתאר בפירוט רב את התפיסה של הסרטים שעמד חופשי, מן השיטה יישור גביש נוזלי צילום-הופעה. פרוטוקול נסיוני להחיל כדי להכין את החומר הזה הוא ישים באופן כללי.

הכנה של גביש נוזלי רשתות מאקרוסקופית תנועה מתנדנדות המושרה על ידי אור

כאן, אנו מציגים את הפרוטוקולים של ניתוחים דיפרנציאלית-זיהוי של זמן לפתור אינפרא-אדום הרטט ספקטרוסקופיה ו אלקטרון עקיפה המאפשרים אבחנת העיוותים של מבנים מקומיים סביב photoexcited מולקולות ב טורי גביש נוזלי, נותן מבט אטומית על הקשר בין המבנה את הדינמיקה של החומר photoactive.

טכניקות הרומן להתבוננות מבניים הדינמיקה של גביש נוזלי Photoresponsive

מאמר זה מתאר את תהליך microfluidic והפרמטרים להכין הגורמים חלקיקי אלסטומרים גבישי נוזלי. תהליך זה מאפשר הכנת הגורמים חלקיקי, הווריאציות של הגודל והצורה שלהם (מתוך ליבה גולגלת כדי חריפה prolate,-קליפה, מורפולוגיות ג'אנוס) כמו גם סדר הגודל של הופעה.

Microfluidic הכנת Elastomer גבישי נוזלי מפעילים

בדו ח זה, אנו מציגים פרוטוקול לבחון תופעות magnetoelectric ישירה, כלומר, אינדוקציה של קיטוב ferroelectric על-ידי החלת שדות מגנטיים, גבישי נוזלי. פרוטוקול זה מספק גישה ייחודית, נתמך על ידי הרכות של גביש נוזלי, כדי להשיג magnetoelectrics בטמפרטורת החדר.

מדידה מגנטית, מכוון קיטוב Ferroelectric גבישי נוזלי

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.

לעומת זאת, מיתוג החלפת כיפוף מהיר של גביש נוזלי

מאמר זה מתאר שיטה פשוטה לפברק מערכי פחמן מיושר אנכי על ידי CVD ולאחר מכן מנגינת נכסי הרטבתם על ידי חשיפתם לואקום חישול או טיפול חמצון יבש.

חמצון ואבק יבש חישול טיפולים לכוונון מאפייני ההרטבה של מערכי פחמן

מספר גדל והולך של התקני טיפול קרינתי להציע את היתרון של מתן המינון דרך קורות קטנות מאוד לגידול, ומאפשר לקונפורמיות מוגברת ומינונים גבוהים יותר לשברים. גלאים רבים ושונים יכולים לשמש לdosimetry של השדות הקטנים האלה. במחקר הנוכחי, ההשפעה של רקומבינציה יון נחקרת לתא יינון נוזלי באמצעות מערכת טיפול קרינתי stereotactic.

אפיון השפעות רקומבינציה בנוזלי יינון קאמרי משמש לdosimetry של מאיץ radiosurgical

למד כיצד להפעיל מעבר אוריינטלי בקריסטל נוזלי בתגובה לשינויי טמפרטורה באמצעות גליונות הרטבה אינטרפסיאליים. שיטה זו מאפשרת תצפית רציפה וניתוח של תכונות פיזיקליות בחקר מדע החומרים.

מעבר אוריינטלי בקריסטל נוזלי המופעל על ידי הצמיחה התרמודינמית של גליונות הרטבה אינטרפסיאליים

גלה סרטונים נוספים