Misurare la polarizzazione ferroelettrica magneticamente-sintonizzati in cristalli liquidi

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo della fisica della materia condensata e della scienza dei materiali sul funzionamento a temperatura ambiente dell'effetto elettrico del magnete. Il vantaggio principale di questa tecnica è che testa l'effetto elettrico del magnete in cristalli liquidi con elevata fluidità. Inizia con due substrati di vetro per creare ogni cella a cristalli liquidi.

Inizia con substrati puliti con ITO su un lato, in genere un centimetro quadrato. Fai un graffio sul bordo di ciascun substrato per aiutarli a orientarli nei passaggi successivi. In una centrifuga, gocciolare la soluzione di poliimmide sul lato codificato ITO dei substrati prima della centrifuga.

Al termine, cuocere i substrati a 200 gradi Celsius per un'ora. Quindi portare i substrati a uno stadio XZ che si trova sotto un rullo di velluto che può ruotare. Orientare un substrato con il lato ITO rivolto verso l'alto e con il bordo marcato verso il rullo e fissarlo sul tavolino.

Avviare il rullo nella fase di traslazione in modo che il substrato si muova avanti e indietro sotto il rullo cinque volte. Il substrato deve subire una pressione morbida e uniforme quando viene a contatto con il rullo. Quindi arrestare il rullo in fase di traslazione per recuperare il substrato.

Al termine, immergere il substrato in alcol isopropilico per un minuto. Quindi asciugare i substrati a 80 gradi Celsius per alcuni minuti. Ora lavora con due substrati strofinati.

Oltre ai substrati, avere una pellicola di resina piatta per un distanziatore. Posizionare un substrato con l'ITO e la poliimmide rivolte verso l'alto e depositare la colla ai bordi. Quindi, orientare il secondo substrato sul primo con il lato codificato rivolto verso il basso.

Orientare i bordi contrassegnati in modo che si trovino sui lati opposti della cella. Sposta leggermente i due prima di farli aderire. Utilizzare le regioni create spostando i substrati per incollare i fili conduttori con pasta d'argento sui lati codificati dei substrati.

Infornare il gruppo a 150 gradi Celsius per un'ora. Ora usa una configurazione simile a questa per eseguire misurazioni della fessura delle celle. Posizionare la cella in modo che sia perpendicolare a una sorgente di luce bianca e davanti a uno spettrometro ottico per misurare lo spettro di trasmissione.

La trasmittanza misurata in funzione della lunghezza d'onda consente di determinare il gap cellulare, che è di circa 12 micrometri per questa cella. Per procedere, tenete pronta la miscela di cristalli liquidi in una cella. La miscela di cristalli liquidi è composta da questi due composti pirimidinici.

75 milligrammi del composto uno, insieme a 25 milligrammi del composto due. Mettere la cella preparata su un palco caldo a 80 gradi Celsius. Con una spatola, introdurre la miscela di cristalli liquidi nella cellula e fare affidamento sull'azione capillare.

Mantenere la cella a 80 gradi Celsius per mezz'ora prima di raffreddarla a temperatura ambiente. Il passo successivo è quello di caratterizzare la miscela. Al microscopio, posizionare un campione preparato in un tavolino caldo tra due polarizzatori incrociati che siano in linea con la sorgente luminosa.

Metti a fuoco il microscopio per osservare le trame nella cellula. Riscaldare il campione a una velocità di 5 gradi Celsius al minuto da una temperatura ambiente fino a 80 gradi Celsius e identificare le fasi dei cristalli liquidi dalle micrografie di polarizzazione. Utilizzare le osservazioni per determinare le temperature di transizione.

Le misurazioni richiedono un magnete superconduttore in grado di erogare un campo di 9 Tesla. Preparare un inserto per il magnete che abbia un'asta per alloggiare i cavi coassiali. Alla sua testa dovrebbe esserci un terminale di connettore.

Alla sua estremità, dovrebbe esserci uno spazio campione in grado di contenere una cella. Incollare la cella sullo spazio del campione dell'inserto in modo che il campo magnetico sia parallelo alle superfici del substrato. Saldare i fili della cella ai terminali alto e basso.

Posizionare anche un termometro sulla lunghezza più ampia della cella. Quando è pronto, introdurre l'inserto nel magnete superconduttore. Con i cavi coassiali, collegare i terminali dell'inserto agli strumenti di misura e raccogliere i dati.

Ecco la polarizzazione elettrica in funzione della temperatura, ottenuta integrando la corrente di spostamento misurata con un elettrometro. Nella fase smectica C-star, si sviluppa una polarizzazione finita applicando un campo magnetico a circa 328 Kelvin. Quando il sistema subisce una transizione di fase verso la fase smectica della stella A, la polarizzazione scompare.

Questi dati si riferiscono alla costante dielettrica misurata a 100 hertz utilizzando un metodo quasi a quattro terminali con un misuratore LCR. Nella fase smectica C-star, viene soppressa all'aumentare del campo magnetico. Ciò può essere attribuito al cambiamento nello stato di orientamento molecolare, accoppiato con il momento di dipolo elettrico.

Nella fase smectica A-star, la costante dielettrica è indipendente dal campo magnetico. La fissazione della temperatura consente una chiara dimostrazione dell'attività magnetoelettrica. A 300 Kelvin, il campione è in fase di stella C smectica.

Qui la polarizzazione elettrica varia al variare del campo magnetico. La costante dielettrica presa a 100 hertz mostra un comportamento simile. Le misure eseguite a 335 Kelvin quando il cristallo liquido è nella fase smectica della stella A non dipendono dal campo magnetico.

Quindi questo metodo può fornire informazioni sulla polarizzazione elettrica sintonizzabile magneticamente nei cristalli liquidi. Può anche essere applicato ad altre misurazioni, come il magnetismo controllabile elettricamente e gli effetti ottici di illuminazione nei cristalli liquidi. Dopo ogni sviluppo, questa tecnica apre la strada ai ricercatori nel campo della fisica della materia condensata e della scienza dei materiali, l'accoppiamento magnetoelettrico nei cristalli liquidi.