液晶における強誘電分極の磁場調整を測定

この方法は、磁石の電気効果の室温動作に関する物性物理学および材料科学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この手法の主な利点は、液晶の磁石の電気効果を高い流動性でテストできることです。まず、2枚のガラス基板から始めて、各液晶セルを作成します。

まず、片面にITOが1平方センチメートルのきれいな基板から始めます。各基板の端に傷をつけて、後の手順で基板の向きを変えるのを助けます。スピンコーターでは、スピンコーティングの前に、基板のITOコード面にポリイミド溶液を滴下します。

終わったら、基板を摂氏200度で1時間焼きます。次に、回転できるベルベットローラーの下にあるXZステージに基板を運びます。基板の伊藤側を上に向け、マークされた端をローラーに向けて、ステージに固定します。

平行移動ステージでローラーを始動し、基板がローラーの下で5回前後に移動するようにします。基板は、ローラーと接触したときに柔らかく均一な圧力を受ける必要があります。次に、ローラーを平行移動段階で停止して、基板を回収します。

完了したら、基質をイソプロピルアルコールに1分間置きます。次に、基材を摂氏80度で数分間乾燥させます。次に、2つのラビングされた基材で作業します。

基板の他に、スペーサー用のフラットな樹脂フィルムを用意しています。ITOとポリイミド面を上にして1つの基板を置き、その端に接着剤を堆積させます。次に、2 番目の基板を 1 番目の基板の上に向け、コード化された面を下にして

マークされた端をセルの反対側に向けます。2つを少しずらしてから接着します。基板を移動させて作成した領域を使用して、銀ペーストで導線を基板のコード化された側面に接着します。

アセンブリを摂氏150度で1時間焼きます。次に、このようなセットアップを使用して、セルギャップの測定を実行します。セルを白色光源に対して垂直になるように配置し、透過スペクトルを測定するための光学分光器の前に置きます。

波長の関数として測定された透過率により、このセルの約12マイクロメートルであるセルギャップを決定できます。続行するには、セル内の液晶混合物を準備します。液晶混合物は、これら2つのピリミジン化合物で構成されています。

75ミリグラムのコンパウンド1と25ミリグラムのコンパウンド2。準備したセルを摂氏80度の高温のステージに置きます。スパチュラで液晶混合物をセルに導入し、毛細管現象に頼ります。

セルを摂氏80度に30分間維持してから、室温に冷却します。次のステップは、混合物の特性評価です。顕微鏡では、準備したサンプルを、光源と一直線に並ぶ2つの交差偏光子の間の高温ステージに置きます。

顕微鏡の焦点を合わせて、細胞内のテクスチャを観察します。室温から80°Cまで毎分5°Cの速度で試料を加熱し、偏光顕微鏡写真から液晶相を同定します。観測値を使用して、遷移温度を決定します。

測定には、9テスラの磁場が可能な超伝導磁石が必要です。同軸ケーブルを収納するためのロッドが付いたマグネット用のインサートを用意します。その頭には、コネクタ端子が必要です。

その最後には、セルを保持できるサンプルスペースがあるはずです。インサートのサンプルスペースにセルを接着して、磁場が基板表面と平行になるようにします。セルのワイヤーを高端子と低端子にはんだ付けします。

また、セルの最も広い長さに温度計を置きます。準備ができたら、インサートを超伝導磁石に導入します。同軸ケーブルで、インサートの端子を測定器に接続し、データを収集します。

これは、温度の関数としての電気分極であり、電位計で測定された変位電流を積分することによって求められます。スメクティックCスターフェーズでは、約328ケルビンの磁場を印加すると有限分極が発達します。システムがスメクティックA-star相への相転移を経ると、偏光は消えます。

これらのデータは、LCRメータを用いた擬似4端子法を用いて100ヘルツで測定した誘電率のものです。スメクティックC-スター期では、磁場が増加するにつれて抑制されます。これは、分子配向状態の変化と電気双極子モーメントに起因すると考えられます。

スメクティックA-スター相では、誘電率は磁場に依存しません。温度を固定することで、磁気電気活動を明確に示すことができます。300ケルビンでは、サンプルはスメクティックCスターフェーズにあります。

ここで、電気分極は磁場の変化によって変化します。100ヘルツで取られた誘電率は、同様の振る舞いを示します。液晶がスメクティックAスター相にあるときに335ケルビンで行われる測定は、磁場に依存しません。

したがって、この方法は、液晶の磁気的に調整可能な電気分極に関する洞察を提供することができます。また、電気的に制御可能な磁気や液晶の照明光学効果など、他の測定にも適用できます。各開発の後、この技術は、物性物理学および材料科学、液晶の磁気電気結合の分野の研究者に道を開きます。