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

המטרה הכוללת של פרוטוקול ניסיוני זה היא להכין רשתות גביש נוזלי המציגות תנודה מכנית תחת קרינת אור רציפה. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח במדעי החומרים, כגון כיצד להשיג תנועה מיקרוסקופית רציפה עם יישומים פוטנציאליים ברובוטיקה רכה ומערכות אוטומטיות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהשימושים והשיטות שלה נמצאים בשימוש נרחב בתעשיית ייצור הספליי עם כימיקלים זמינים מסחרית.

ראשית, נקו בזהירות לוחות זכוכית של שלושה על שלושה סנטימטרים באמצעות סבון ומים חמים כדי להסיר מזהמים. מניחים את צלחות הזכוכית בכוס עם אתנול. לאחר מכן הניחו את הכוס באמבט קולי למשך כ -10 דקות.

לאחר מכן, יבש בזהירות את לוחות הזכוכית בעזרת טישו ומפוח אוויר. ודא שלא נותר זכר לממס, אבק או כל סוג של זיהום על הצלחות. הנח את לוחות הזכוכית בפוטו-ריאקטור אוזון UV למשך 20 דקות על מנת להסיר שאריות אורגניות.

לאחר הטיפול באוזון, נשפו אוויר על אחת מלוחות הזכוכית והניחו אותו על ציפוי מסתובב. לאחר מכן הפקידו כ- 0.5 מיליליטר תמיסת פוליאמיד על צלחת הזכוכית כדי לכסות את כל המשטח. יש לצפות את שכבת היישור בהתאם לתנאים הבאים.

לאחר ציפוי הסיבוב, סמן את לוחות הזכוכית בצד הלא מצופה בסימנים ייחודיים כדי לזהות את שכבות היישור ההומאוטרופיות והמישוריות. הנח את צלחת הזכוכית המצופה על פלטה חמה בטמפרטורה של 110 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות על מנת להסיר את רוב הממס הקיים בתערובת שכבת היישור. לאחר שכל צלחות הזכוכית מצופות, הכניסו אותן לתנור בחום של 180 מעלות צלזיוס למשך שעה כדי לרפא את שכבת הפוליאמיד.

כדי ליצור מיקרו-תעלות על לוחות הזכוכית המצופים, הנח כל מישור מישורי כשהצד המצופה כלפי מטה על בד קטיפה. הפעל לחץ אחיד ורך בשתי אצבעות. גרור בזהירות את לוחית הזכוכית לאורך פני בד הקטיפה בכיוון ישר.

ואז נשפו אוויר על צלחת הזכוכית. לאחר מכן, הכינו דבק על ידי ערבוב דבק ריפוי UV עם חרוזי זכוכית בקוטר מוגדר היטב של 20 מיקרומטר. הניחו שתי טיפות דבק זעירות בשתי פינות סמוכות של צלחת זכוכית המצופה בשכבת יישור מישורית.

לאחר מכן הניחו שתי טיפות דבק נוספות כחמישה מילימטרים משתי הפינות האחרות. הנח את לוחית הזכוכית המצופה בשכבת יישור הומאוטרופית על גבי לוחית הזכוכית הראשונה והשאיר מרווח של כארבעה מילימטרים בין קצוות הלוחות כדי לספק מספיק מקום לתערובת ה-LC. לאחר מכן רפאו את הדבק על ידי הנחת שתי לוחות הזכוכית או התא תחת אור UV למשך שתי דקות.

הנח את התא על פלטה חמה כשהצד ההומיאוטרופי כלפי מעלה. הגדר את הטמפרטורה ל -110 מעלות צלזיוס כדי להקל על מילוי התא מכיוון שהנוזל פחות צמיג מאשר בשלב הנמטי. כעת, הניחו חלק מתערובת ה-LC בקצה התא כך שהמוצק יימס והתערובת הנוזלית תזרום בנימים לתוך התא.

מוסיפים עוד תערובת בקצה עד למילוי התא. לאחר מילוי התא, יש לקרר אותו לאט ל-90 מעלות צלזיוס כדי להיות בשלב הנמטי. ברגע שהסרט מגיע ל-90 מעלות צלזיוס, יש לפלמר את התערובת על ידי הנחת התא תחת אור UV בטמפרטורה זו למשך 30 דקות.

לאחר פילמור, הניחו את התא על פלטה חמה בחום של 130 מעלות צלזיוס למשך כ-10 דקות. לאחר שאפשרת לתא להתקרר לטמפרטורת החדר, פתח אותו על ידי הנחת סכין גילוח בקצה אחד ודחיפתו פנימה בין שתי לוחות הזכוכית. כדי לקלף את הסרט, הרם את הפינות בעזרת סכין הגילוח.

מקלפים בעדינות את הסרט מצלחת הזכוכית. לאחר מכן גזרו רצועה לאורך הבמאי המולקולרי של הסרט. לאחר מכן, מהדקים את דגימת הסרט באמצעות פינצטה עם סגירה עצמית בצורה כזו ש-1.7 סנטימטרים מהסרט חופשיים לנוע.

החזק את הדגימה אנכית וכוון קרן דיודה פולטת אור בניצב לדגימה לתצפית על תנודה עצמית. תנועת התנודה הנצפית של הסרט תחת הקרנת אור מודגמת בפרוטוקול המוצג ואיכות יישור ה-splay חשובה להפעלה מתמשכת עצמית. הסרט צריך להיות שקוף.

כדי לאמת את יישור ה-splay הנכון, הסרט המחובר למצע הזכוכית נצפה בין מקטבים חוצים מעל מקור אור לבן מפוזר. כאשר הסרט נמצא ברצועות, הוא מציג עקמומיות טבעית עם מרכז העקומה בצד ההומיאוטרופי הנובע מהלחץ השיורי שמקורו בפילמור. התנודות המכניות והתרמיות שנרשמו על ידי מצלמה במהירות גבוהה מאשרות את הצלחת הפרוטוקול.

כאשר הסרט מהודק, הוא מתכופף לכיוון המצב השטוח לכיוון האור. לאחר מכן הסרט מתחיל לנוע ברציפות עם תנודות מכניות ותרמיות. גורמי המפתח בהתבוננות בתופעה זו הם האפקט הפוטותרמי והצללה עצמית של הסרט הנשלטים על ידי עוצמת האור ומיקומו.

עוצמת אור נמוכה מדי אינה נותנת כיפוף גדול מכיוון שהטמפרטורה בציר אינה מספיקה בעוד שעוצמת אור גבוהה מדי על הציר תגרום לצילום יתר. לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך ארבע שעות אם היא מבוצעת כראוי. בעת ניסיון הליך זה, חשוב לוודא את יישור השלב הגבישי הנוזלי לפני פילמור כדי להבטיח שתקבל תנודה יציבה.

כוחו של פרוטוקול זה הוא היכולת לשנות את התדר ואת משרעת התנודה על ידי שינוי מידות הסרט ועוצמת האור. לאחר פיתוחה, שיטה זו סללה את הדרך לחוקרים בתחום מדעי החומרים לחקור תנועות שיווי משקל אחרות בחומר רך. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד להכין רשת גבישית נוזלית מיושרת כדי להשיג סרט מגיב לאור.

אל תשכח שעבודה עם אור עלולה להיות מסוכנת ביותר ותמיד יש להרכיב משקפי הגנה מפני UV בזמן ביצוע ניסויים אלה.