Transizione orientativa in un cristallo liquido innescata dalla crescita termodinamica delle lastre di interfaccia

L'obiettivo generale di questa procedura è quello di innescare una transizione orientativa di un cristallo liquido in risposta alla temperatura. E per caratterizzare la transizione. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dei cristalli liquidi, come i comportamenti termodinamici di ancoraggio della superficie.

E il vantaggio di questo protocollo è che la transizione orientativa può essere visualizzata chiaramente in questo modo continuo. E se le proprietà fisiche coinvolte possono essere sistematicamente sondate. Per iniziare questa procedura, preparare un millilitro di soluzione di perfluoropolimero sciogliendo il perfluoropolimero desiderato in un solvente commerciale in un rapporto di uno a due per garantire film uniformi di 0,5 a 1 micrometro di spessore per lo spin coating.

Successivamente, lavare i substrati di vetro mediante sonicazione a 42 kilohertz in un detergente alcalino. Quindi, sciacquare ripetutamente ogni substrato con acqua distillata. Dopo aver risciacquato e asciugato i supporti, sottoporli a detergente con ozono UV per 10 minuti.

Successivamente, gocciolare 20 microlitri della soluzione di perfluoropolimero su ciascun substrato di vetro pulito. Centrifugare immediatamente la soluzione a 3, 500 giri/min e temperatura ambiente per 70 secondi. Quindi, cuocere la pellicola a 80 gradi Celsius per 60 minuti per rimuovere il solvente e a 200 gradi Celsius per 60 minuti per l'indurimento.

Applicare una resina fotopolimerizzabile premiscelata con particelle di vetro di dimensioni micrometriche su uno dei substrati di vetro rivestiti con film. Quindi, posizionare un secondo substrato di vetro rivestito con pellicola sopra il primo substrato e utilizzare una lampada a LED con una lunghezza d'onda di 365 nanometri per incollare insieme i due substrati. Successivamente, introdurre da 0,2 a 10 microlitri di CCN47 in ciascuna delle cellule LC preparate utilizzando una spatola sotto forza capillare a una temperatura superiore alla temperatura di transizione di fase nematica isotropa.

Ora, osserva le cellule LC al microscopio ottico polarizzante con lenti da quattro a 100X in combinazione con uno stadio caldo per controllare la temperatura del campione con una precisione di più o meno 0,1 Kelvin. Utilizzando una fotocamera digitale a colori, è possibile registrare le texture in più di cinque fotogrammi, a intervalli regolari per Kelvin, sia in fase di raffreddamento che di riscaldamento nell'intervallo da 291 a 343 Kelvin. Per la spettroscopia dielettrica, preparare una cella LC con elettrodi ITO saldando il filo di piombo su ciascun substrato.

Per misurare la capacità delle celle LC, collegare le celle ai terminali di un analizzatore di fase con guadagno di impedenza commerciale. Quindi, misurare la dipendenza dal tempo della capacità delle celle LC ogni cinque minuti con l'analizzatore. Per l'analisi HR-DSC, posizionare le cellule LC in un HR-DSC fatto in casa per essere esaminate.

Esegui misurazioni con velocità di scansione da 0,05 a 0,10 Kelvin al minuto per migliorare il potere di risoluzione della temperatura minima. Qui viene illustrata l'evoluzione della trama effettuata dalla microscopia ottica polarizzante e dalle misure di spettroscopia dielettrica durante la transizione orientativa dallo stato planare a quello verticale durante il raffreddamento e il riscaldamento. Al momento del raffreddamento, l'orientamento planare è appena al di sotto della temperatura di transizione nematica isotropa.

Con l'aspetto di due e quattro trame Schlieren pennello. Per ricottura o ulteriore raffreddamento, il campo visivo diventa completamente scuro, suggerendo il completamento della transizione orientativa. Qui vengono mostrati i dati HR-DSC che rappresentano il flusso di calore attraverso il campione in funzione della temperatura e del tempo.

La variazione del flusso di calore con i dati temporali è stata utilizzata per analizzare l'esponente di Avrami dopo la transizione orientativa. Il radente colpisce i modelli di diffrazione dei raggi X nella geometria delle goccioline e nella geometria delle celle LC C2 a varie temperature. Dimostrare l'ordinamento a corto raggio di fogli a-wetting quasi-smectici.

Con strutture a strati formate vicino alla superficie. Anche nell'intervallo di temperatura degli stati orientativi planari, persistono fogli a-wetting quasi smectici, indicando che la condizione orientativa superficiale è frustrata. L'intervallo di isteresi è coerente con l'intervallo di isteresi confermato dalla microscopia ottica polarizzante e dalla spettroscopia dielettrica, il che suggerisce che la transizione orientativa è innescata dalla crescita quasi smectica del foglio a-wetting.

Quindi, una volta padroneggiata, l'osservazione della transizione orientativa può essere eseguita in quattro ore se le procedure di preparazione vengono eseguite correttamente. Seguendo questa procedura, è possibile eseguire altri metodi come la microscopia confocale fluorescente e l'analisi ottica non lineare per rispondere a ulteriori domande, come la speciale distribuzione degli orientamenti del direttore dei cristalli liquidi. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della scienza delle superfici dei cristalli liquidi per esplorare i legami tra le strutture microscopiche vicino alle superfici e le strutture e le proprietà microscopiche.

Dopo aver visto questo video dovresti avere una buona comprensione di come preparare un campione per osservare la transizione orientativa e come caratterizzare le importanti proprietà fisiche.