אלקטרוכימי Cholesteric נוזל גבישי התקן עבור אפנון מהירה וצבע מתח נמוך

גבישים נוזליים Cholesteric ידועים יש צבעי תגובה בהירים, ואת אפנון צבע מהיר חשוב להתפתחות הדור הבא של צגים רפלקטיביים. השיטה שלנו מאפשרת אפנון הצבעים המהיר ביותר עם מתח הפעולה הנמוך ביותר שדווח אי פעם עבור גבישים נוזליים כולסטריים. המפתח הוא FCD.

דופנט כיראלי עם כוח פיתול ססולי מגיב. הדגמת ההליך תהיה שויצ'י טוקונגה, פוסט-דוק, ומנגיאן זנג, סטודנטית לתואר שני מהמעבדה שלנו. כדי להתחיל להכין את תערובת גביש נוזלי cholesteric, במקום 84.6 מיליגרם של 5OCB ו 5.922 מיליגרם של FcD בבקבוקון זכוכית 10 מיליליטר.

בבקבוקון נפרד, ממיסים 12.9 מיליגרם של EMIm-OTf ב-10 מיליליטר של דיכלורומטן. מעבירים 2.1 מיליליטר של תווי EMIm-OTf לתערובת הגביש הנוזלי, ומערבבים היטב את הרכיבים על ידי טלטול עדין של הבקבוקון. לאחר מכן, לכסות את הבקבוקון עם רדיד אלומיניום, ולחבוט כמה חורים בנייר כסף עם מחט.

מחממים את הפתרון ב 80 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת כדי להתאדות את רוב DCM. שים את הבקבוקון תחת ואקום, ולהמשיך לחמם אותו במשך שעה נוספת כדי להסיר את DCM הנותרים כדי לקבל ברור, תערובת גביש נוזלי כתום. לאחר מכן, כדי להתחיל להכין את זכוכית ITO, לחתוך 10 על 10 מילימטר חתיכת זכוכית בדוגמת ITO בצורה הרצויה, ו 10 על 12 מילימטר חתיכת זכוכית ITO סטנדרטית.

מניחים את שתי חתיכות זכוכית ITO ב- surfactant מדולל מבלי לתת להם לגעת. שלבו 60 מיליליטר של תכולה אלקליין פעילי שטח, ו-240 מיליליטר של מים טהורים במיוחד במיכל זכוכית של 500 מיליליטר. Sonicate את הלוחות בדילול אלקליין פעילי שטח במשך 30 דקות.

לאחר מכן, decant פעילי שטח, ולשטוף את הצלחות עם 200 חלקים מיליליטר של מים טהורים במיוחד. בצע הליך שטיפה זה שלוש פעמים בסך הכל. מלאו את המיכל ב-300 מיליליטר של מים טהורים במיוחד.

Sonicate את הצלחות במשך 20 דקות. ולפענח את המים. לשטוף את הצלחות במים טהורים במיוחד בדרך זו שלוש פעמים בסך הכל.

לבסוף, לייבש את הצלחות נקי עם זרם של גז חנקן ולאחסן אותם נקי, מנות פטרי חד פעמיות. שמור את הכלים ב desiccator נקי. כדי להתחיל להכין את התא, sonicate 0.7 אחוז על ידי פיזור לשקול של PEDOT ב nitromethane במשך 60 דקות כדי להבטיח כי הפולימר מפוזר היטב.

לאחר מכן, לתקן את זכוכית ITO סטנדרטית נקייה על מעיל ספין, ולהסיר אבק מפני השטח מצופה ITO עם אקדח מכה חנקן. יש למרוח בזהירות 50 מיקרוליטרים של פיזור PEDOT רענן על פני השטח של ITO ולסובב את הצלחת ב-1000 סל"ד למשך 60 שניות. תן לצלחת הצפויה לשבת באוויר הסביבה במשך שעה לאחר מכן.

לאחר מכן, לתקן את לוחית ITO בדוגמת במכונת שפשוף מצויד בד קרן. לשפשף ביסודיות את פני השטח בדוגמת ITO תחת זרם של גז חנקן. לאחר מכן, באזור ללא אבק, מערבבים טיפה של דבק אופטי עם כמות בגודל דומה של 5 חמוזי זכוכית borosilicate מיקרומטר.

הנח את הלוח מצופה PEDOT עם הפנים כלפי מעלה על חלל העבודה. החל על 0.2 מילימטרים מעוקבים של תערובת דבק על כל פינה של צד צר אחד של הצלחת. החל שתי מנות נוספות של דבק שמונה מילימטרים מהצד הזה כדי ליצור מלבן שמונה על 10 מילימטר על הצלחת.

מניחים את צלחת ITO בדוגמת עם הפנים כלפי מטה על דבק עם קצה אחד מיושר עם טיפות חלק לאורך צלחת מצופה PEDOT, כך הצלחות לקזז על ידי כשני מילימטרים. לחץ בעדינות לאורך פינות התא כדי להשיג רווח אחיד בין הלוחות כפי שצוין על ידי היעלמות דפוס השוליים בתא. לאבך את התא עם 365 ננומטר אור UV במשך 20 שניות כדי להגדיר את דבק.

מחממים את התא על צלחת חמה ב 100 מעלות צלזיוס במשך שלוש שעות כדי לסיים לרפא את דבק. לבסוף, לחבר חוטי ניצוח מצויד קליפים aligator למשטח ITO חשוף על כל צלחת על ידי sautering קולי. השתמש בקלטת בידוד כדי לתקן את החוטים של תא הזכוכית לשקופית מיקרוסקופ לטיפול קל יותר מאוחר יותר.

מחממים את ITO, מרית קטנה, ואת תערובת גביש נוזלי cholesteric ב 80 מעלות צלזיוס במשך 10 עד 15 דקות. לאחר מכן, להעביר במהירות כמות קטנה של תערובת גביש נוזלי cholesteric חם לפער בין הצלחות עם מרית מחוממת. התא יתמלא בפעולה נימית בעוד כ-60 שניות.

לאחר התא מלא, להפחית את טמפרטורת הבמה ל 37 מעלות צלזיוס ולחכות התא להתייצב בטמפרטורה זו. החל כוח שקוף על-ידי לחיצה עדין על מרכז התקן הגביש הנוזלי כדי לראות את הצבע המשתקף הבהיר. לאחר מכן, מקם את המכשיר על גבי השלב החם תחת מיקרוסקופ אופטי דיגיטלי עם הצד בדוגמת של המכשיר מול העדשה.

חבר את הלוחות מצופים בדוגמת PEDOT לטרמינלים החיוביים והשליליים של poteniostat בהתאמה. הגדר את poteniostat לסירוגין בין החלת 1.5 וולט במשך ארבע שניות, ו 0 וולט במשך שמונה שניות. שימו לב והקליטו את שינוי הצבע של התקן הגביש הנוזלי עם המיקרוסקופ הדיגיטלי תוך כדי רכיבה על אופניים במתח.

לאחר מכן, להגדיר ספקטרופוטומטר UV-vis לסרוק שידור מ 800 עד 300 ננומטר. שים שקע קטן בתא המדגם כדי להחזיק את הבמה החמה. מניחים את מכשיר הגביש הנוזלי על צלחת חמה כדי להתחמם ולרכוש מדידת רקע של השלב החם הריק.

לאחר מכן, לטעון את המכשיר בחזרה לתוך השלב החם ולמקום אותו ספקטרומטר עם הצד בדוגמת מול הקרן. השתמש במטלית כהה כדי לכסות את הפערים בין דלת תא המדגם לבין החוטים. המתן כמה דקות עד שהמכשיר יתייצב ב-37 מעלות צלזיוס.

במידת הצורך, להתאים את המיקום של השלב החם כדי למקסם את המשדר. לאחר מכן, לרכוש ספקטרום ראשוני של שידור באמצעות המכשיר. לאחר מכן, יש למרוח 1.5 וולט על המכשיר למשך ארבע שניות ולרכוש מיד ספקטרום שידור.

כאשר המדידה מסתיימת, יש למרוח 0 וולט על המכשיר למשך שמונה שניות ולרכוש ספקטרום נוסף. לבסוף, שיא 510 ננומטר לאורך זמן תוך רכיבה על המתח בין 1.5 וולט במשך ארבע שניות ו 0 וולט במשך שמונה שניות חמש פעמים. הגביש הנוזלי הכולסטרי המסוכך במתחם בינפטול פרוקלן כיראלי, נראה כחול בהיר והיה לו רצועת השתקפות שבמרכזה 467 ננומטר.

החלת 1.5 וולט על אלקטרודה ITO במגע עם פתרון הגביש הנוזלי, העבירה את רצועת ההשתקפות למרכז על 485 ננומטר. הגביש הנוזלי הכולסטרי מחומצן נראה ציאן בהיר לירוק נגד הסביבה הכחולה הלא מאוקסידת. רצועת הרפלקטיביות עברה חזרה ל-467 ננומטר עם החלת 0 וולט על האלקטרודה עם התאוששות מקבילה של צבע ההשתקפות הכחולה.

ההעברה ירדה בצניעות עם מחזורים חוזרים ונשנים בגלל הפרעת הכיוון הגוברת, אבל זה תוקן על ידי החלת כוח תפל על המכשיר. שינוי הצבע מכחול לציאן התרחש תוך 0.4 שניות, ושינוי ההחזרה נמשך 2.7 שניות. החלה לסירוגין של 1.5 וולט למשך 0.5 שניות ו-0 וולט למשך חמש שניות גרמה לאלקטרודה מהבהבת.

בעת ניסיון ההליך, נא ודא בעת הרכבת התא. איכות התא קובעת את איכות תמונת התצוגה של ההתקן. באפשרותך לזהות את טווח המתח המתאים להפעלת ההתקן באמצעות וולטמטריה מחזורית.

צילום רנטגן לספקטרוסקופיית האלקטרונים יכול לאשר את הופעת החלק החמצוני בחומר הגבישי הנוזלי. על ידי כוונון מדויק של המבנה הכימי של dopant chirol מגיב redox ורכיבים אחרים, אנו יכולים לפתח סוגים חדשים של צגים רפלקטיביים, כגון נייר אלקטרוני בצבע מלא. חקירה נוספת של המנגנון של dopant chirol שלנו, יכול להעמיק את המדע הבסיסי של גבישים נוזליים cholesteric שבו המנגנון המולקולרי של אינדוקציה chirol עדיין לא ברור.