Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Meten van magnetisch-Tuned ferroelektrische polarisatie in vloeibare kristallen

8.2K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/58018

⸱

15 augustus 2018

 ,  ,  , 

In dit artikel

Samenvatting

In dit verslag stellen we een protocol te onderzoeken van de directe magnetoelectric effecten, dat wil zeggen, inductie van ferroelektrische polarisatie door magnetische velden, in vloeibare kristallen toe te passen. Dit protocol biedt een unieke aanpak, ondersteund door de zachtheid van vloeibare kristallen, tot kamertemperatuur magnetoelectrics.

Samenvatting

Materialen met verschijnselen van de koppeling tussen magnetisme en elektriciteit (ferro), hebben dat wil zeggen, magnetoelectric effecten, aangetrokken veel aandacht te wijten aan hun mogelijke toepassingen voor toekomstige apparaat technologieën zoals sensoren en opslag. Conventionele benaderingen, die meestal gebruik te maken van materialen met magnetische metaalionen (of radicalen), hebben echter een groot probleem: alleen een paar materialen zijn bevonden om te laten zien van de koppeling verschijnselen bij kamertemperatuur. Onlangs, hebben wij voorgesteld een nieuwe aanpak om de kamertemperatuur magnetoelectrics. In tegenstelling tot conventionele benaderingen, ons alternatieve voorstel richt zich op een volledig ander materiaal, een "liquid crystal", vrij van magnetische metaalionen. In deze vloeibare kristallen, kan een magnetisch veld worden gebruikt om de controle van de oriënterende staat van constituerende moleculen en de bijbehorende elektrische polarisatie via magnetische anisotropie van de moleculen; het is een ongekende mechanisme van het magnetoelectric effect. In dit verband biedt dit Witboek een protocol voor het meten van ferroelektrische eigenschappen geïnduceerd door een magnetisch veld, dat wil zeggen het rechtstreeks magnetoelectric effect, in vloeibare kristallen. Met de methode gedetailleerde hier, ontdekt wij met succes magnetisch-tuned elektrische polarisatie in de fase van de chirale smectic C van vloeibare kristallen bij kamertemperatuur. Samen met de flexibiliteit van de samenstellende moleculen, die rechtstreeks van invloed is op de magnetoelectric reacties, de geïntroduceerde methode zal dienen om vloeibare kristallen cellen te verwerven meer functies als kamertemperatuur magnetoelectrics en bijbehorende optische materialen.

Inleiding

Onderzoek naar het magnetoelectric (ME)-effect, de inductie van elektrische polarisatie (magnetisatie) door een magnetische (elektrisch) veld, is gericht geweest op de weg naar de nieuwe soorten toepassingen zoals sensoren en opslagtechnologieën. Met recente studies over ME multiferroics1,2,3,4, de doelsystemen op het gebied van ME studie worden uitgebreid tot verschillende soorten solid-state materialen, met inbegrip van anorganische, organische, en Metaal-organische kaders, door gebruik te maken van de spin-lattice koppelingen viel

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. bereiding van de vloeistof-Crystal cellen en de bepaling van de cel-kloof

  1. Voorbereiding van de vloeistof-crystal cellen
    1. Cut glazen substraten bekleed met indium/tin-oxide (ITO) aan de ene kant naar de gewenste grootte (typische grootte: 10 x 10 x 1,1 mm, figuur 2A). Knippen van de substraten, een lijn krassen op hun gezicht met een glassnijder en overtollige glas handmatig afbreken.
    2. Wash de cut glazen substraten met een sopje in het ultrasoonbad bij 35 kHz voor 30 min. spoel ze af met gedeïoniseerd water in het ultrasoonbad voor 10 min. vervangen gedeïoniseerd water en spoel de substrate....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Het protocol wordt geacht een succes alleen als de ME in monsters van de vloeistof-crystal effect wordt waargenomen. We gemeten hier de directe mij effect in een monster van de vloeistof-crystal bereid door de bovengenoemde procedures. Voor de metingen, werd een in-plane magnetisch veld toegepast met de hoek gekanteld door ongeveer 45° uit de richting wrijven is (normaal smectic lagen), omdat de grootste magnetisch-veld-geïnduceerde polarisatie werd ontdekt in deze configuratie

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

De experimentele resultaten toonden aan dat de methoden zoals beschreven hier succesvol aangetoond de ME-koppeling in de vloeibare kristallen. De waargenomen mij en magneto-diëlektrische effecten kunnen worden gekoppeld aan de oriënterende overgang van moleculaire oriëntatie in de lagenstructuur van een vaste smectic. Echter kan de laag normale richting n0 in de lagenstructuur ook worden gewijzigd door een magnetisch veld door middel van magnetische anisotropie toe te passen. Dit komt.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

We bedanken Prof. Takanishi voor zijn hulp in ons experiment. Wij danken ook DIC Corporation voor de verbindingen verstrekken hier studeerde. Dit werk werd gesteund door de Grant-in-Aid voor de JSPS Fellow (16J02711), JSPS KAKENHI Grant nummer 17H 01143, en het programma voor het leiden van de gediplomeerde scholen "Interactieve materialen Cadet Program".

....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Materiaal
Verbinding 1: Figuur 4(A)DIC Co., Ltd.–N/APYP-8O8
Verbinding 2: Figuur 4(B)DIC Co., Ltd.N/APYP-10O10F
ITO-gecoate glazen substratenSigma-Aldrich Inc.703192-10PK
DetergentWako Pure Chemical Industries, Ltd.031-10401
Uitlijnlaag plannerJSR Co., Ltd.AL1254
SpacerTeijin Film Solutions Co., Ltd.Q51-12
LijmHuntsman Inc.ARALDITE RT30Voor het lijmen van twee substraten
LijmM&I Materials ltd.Apiezon H VetVoor het lijmen van een cel en zelfgemaakte inzet
ZilverpastaFujikura Kasei Co., Ltd.D-753
Apparatuur
Ultrasoon reinigingsapparaatAS ONE Corp.AS52GTU
Spin coaterMikasa Co. Ltd.1H-D7
Gepolariseerd optisch microscoopNikon Co., Ltd.ECLIPSE LV100N POL
Short-pass filterThorlabs Inc.FB600-40
Optisch spectrometerOcean Optics Inc.USB2000+UV-VIS
Differentiële thermische analyzerRigaku Co., Ltd.Thermo plus EVO2
Supergeleidende magneetQuantum Design Inc.PPMS
LCR-meterKeysight Technologies Ltd.E4980A
ElektrometerKeithley Instruments Inc.6517A

Referenties

  1. Eerenstein, W., Mathur, N. D., Scott, J. F. Multiferroic and magnetoelectric materials. Nature. 442, 759-765 (2006).
  2. Cheong, S. -W., Mostovoy, M. Multiferroics: A magnetic twist for ferroelectricity. Nature Materials. 6, 13-20 (2007).
  3. Tokura, Y., Seki, S., Nagaosa, N.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Magneto-elektrisch effectvloeibaar kristalmagnetische veldaansturingchirale smectische C-fasewerking bij kamertemperatuursupergeleidende magneetmeting van de diëlektrische constanteintegratie van elektrische polarisatievullen door capillaire werking