מדידה מגנטית, מכוון קיטוב Ferroelectric גבישי נוזלי

שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הפיזיקה של חומר מעובה ומדעי החומרים על פעולת טמפרטורת החדר של האפקט החשמלי של המגנט. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא בודקת את האפקט החשמלי של המגנט בגביש נוזלי עם נזילות גבוהה. התחל עם שני מצעי זכוכית ליצירת כל תא גביש נוזלי.

התחל עם מצעים נקיים עם ITO בצד אחד, בדרך כלל סנטימטר רבוע אחד. צור שריטה בקצה כל מצע כדי לעזור לכוון אותם בשלבים מאוחרים יותר. בציפוי ספין, טפטפו תמיסת פולימיד על הצד המקודד ITO של המצעים לפני ציפוי הסיבוב.

בסיום, אופים את המצעים בחום של 200 מעלות צלזיוס למשך שעה. לאחר מכן קח את המצעים לשלב XZ שנמצא מתחת לגלגלת קטיפה שיכולה להסתובב. כוון מצע ITO כלפי מעלה ועם קצהו המסומן לכיוון הגלגלת, וקבע אותו על הבמה.

הפעל את הרולר בשלב התרגום כך שהמצע ינוע קדימה ואחורה מתחת לגלגלת חמש פעמים. המצע צריך לחוות לחץ רך ואחיד במגע עם הגלגלת. לאחר מכן עצור את הגלגל בשלב התרגום כדי לאחזר את המצע.

בסיום, הניחו את המצע באלכוהול איזופרופיל למשך דקה. לאחר מכן יבש את המצעים בחום של 80 מעלות צלזיוס למשך מספר דקות. כעת עבדו עם שני מצעים משופשפים.

בנוסף למצעים, יש סרט שרף שטוח למרווח. הניחו מצע אחד כשצד ה-ITO והפולימיד שלו כלפי מעלה, והפקידו דבק בקצוותיו. לאחר מכן, כוון את המצע השני מעל הראשון כשהצד המקודד שלו כלפי מטה.

כוון את הקצוות המסומנים כך שיהיו בצדדים מנוגדים של התא. הזיזו מעט את השניים לפני שתדבקו בהם. השתמש באזורים שנוצרו על ידי הזזת המצעים כדי להדביק חוטים מוליכים עם משחת כסף לצדדים המקודדים של המצעים.

אופים את ההרכבה בחום של 150 מעלות צלזיוס למשך שעה. כעת השתמש בהגדרה דומה לזו כדי לבצע מדידות של פער התאים. מקם את התא כך שיהיה בניצב למקור אור לבן ומול ספקטרומטר אופטי למדידת ספקטרום השידור.

ההעברה הנמדדת כפונקציה של אורך הגל מאפשרת קביעת פער התאים, שהוא כ-12 מיקרומטר לתא זה. כדי להמשיך, הכינו את תערובת הגביש הנוזלי בתא. תערובת הגביש הנוזלי מורכבת משתי תרכובות פירימידין אלה.

75 מיליגרם של תרכובת אחת, יחד עם 25 מיליגרם של תרכובת שתיים. שים את התא המוכן על במה חמה בטמפרטורה של 80 מעלות צלזיוס. בעזרת מרית, הכניסו את תערובת הגביש הנוזלי לתא, והסתמכו על פעולה נימית.

שמור על התא על 80 מעלות צלזיוס למשך חצי שעה לפני קירורו לטמפרטורת החדר. השלב הבא הוא אפיון התערובת. במיקרוסקופ, הניחו דגימה מוכנה בשלב חם בין שני מקטבים חוצים התואמים את מקור האור.

מקדו את המיקרוסקופ כדי להתבונן במרקמים בתא. מחממים את הדגימה בקצב של 5 מעלות צלזיוס לדקה מטמפרטורת החדר עד 80 מעלות צלזיוס, ומזהים את שלבי הגביש הנוזלי ממיקרוגרפי הקיטוב. השתמש בתצפיות כדי לקבוע את טמפרטורות המעבר.

המדידות דורשות מגנט מוליך-על המסוגל לשדה של 9 טסלה. הכן תוספת למגנט שיש בו מוט לאחסון כבלים קואקסיאליים. בראשו צריך להיות מסוף מחבר.

בקצהו, צריך להיות חלל דגימה המסוגל להכיל תא. הדביקו את התא על חלל הדגימה של התוסף כך שהשדה המגנטי יהיה מקביל למשטחי המצע. הלחמו את חוטי התא למסופים הגבוהים והנמוכים.

הניחו גם מדחום באורך הרחב ביותר של התא. כשהוא מוכן, הכנס את התוספת למגנט מוליך-העל. בעזרת כבלים קואקסיאליים, חבר את מסופי התוספת למכשירי מדידה ואסוף נתונים.

הנה הקיטוב החשמלי כפונקציה של הטמפרטורה, שנמצא על ידי שילוב זרם התזוזה הנמדד עם אלקטרומטר. בשלב הסמקטי של כוכב C, מתפתח קיטוב סופי על הפעלת שדה מגנטי בסביבות 328 קלווין. כאשר המערכת עוברת מעבר פאזה לשלב הסמקטי של כוכב A, הקיטוב נעלם.

נתונים אלה הם עבור הקבוע הדיאלקטרי הנמדד ב-100 הרץ בשיטה מעין ארבעה טרמינלים עם מד LCR. בשלב הסמקטי של כוכב C, הוא מדוכא ככל שהשדה המגנטי גדל. ניתן לייחס זאת לשינוי במצב האוריינטציה המולקולרית, יחד עם מומנט הדיפול החשמלי.

בשלב הסמקטי של כוכב A, הקבוע הדיאלקטרי אינו תלוי בשדה המגנטי. קיבוע הטמפרטורה מאפשר הדגמה ברורה של פעילות מגנטואלקטרית. ב-300 קלווין, הדגימה נמצאת בשלב כוכב C סמקטי.

כאן הקיטוב החשמלי משתנה עם השדה המגנטי המשתנה. הקבוע הדיאלקטרי שנלקח ב-100 הרץ מראה התנהגות דומה. מדידות שבוצעו ב-335 קלווין כאשר הגביש הנוזלי נמצא בשלב כוכב A הסמקטי אינן תלויות בשדה המגנטי.

כך ששיטה זו יכולה לספק תובנה לגבי קיטוב חשמלי הניתן לכוונון מגנטי בגבישים נוזליים. ניתן ליישם אותו גם על מדידות אחרות, כגון מגנטיות הניתנת לשליטה חשמלית, ואפקטים אופטיים של תאורה בגבישים נוזליים. לאחר כל פיתוח, טכניקה זו סוללת את הדרך לחוקרים בתחום הפיזיקה של החומר המעובה ומדעי החומרים, צימוד מגנטואלקטרי בגבישים נוזליים.