Name: Nieuwe technieken voor het observeren van structurele dynamica van Photoresponsive vloeibare kristallen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: Ontdek tijdopgeloste infraroodvibratiespectroscopie en elektronendiffractie voor het bestuderen van structurele dynamica in fotoresponsieve vloeibare kristallen. Deze methoden onthullen ultrafaste moleculaire bewegingen en structuurvervormingen rond foto-geëxciteerde moleculen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wij danken Dr. S. Tanaka aan Tokyo Institute of Technology voor time-resolved IR Vibrationele spectroscopie metingen en Prof. M. Hara en Dr. K. Matsuo aan de Nagoya University voor XRD metingen. Wij mede door Prof. S. Yamaguchi aan de Nagoya University, Prof. R. Herges aan de Universiteit van Kiel en Prof. R. J. D. Miller op het Max Planck Instituut voor de structuur en de dynamiek van de zaak voor de waardevolle discussie.
Dit werk wordt ook ondersteund door de Japanse Science technologie (BJS), PRESTO, voor de financiering van de projecten "moleculaire technologie en oprichting van nieuwe functies" (Grant aantal JPMJPR13KD, JPMJPR12K5 en JPMJPR16P6) en "Chemische omzetting van licht energie". Dit werk is ook slechts gedeeltelijk ondersteund door JSPS Grant nummers JP15H02103, JP17K17893, JP15H05482, JP17H05258, JP26107004 en JP17H06375.

1.time-opgelost infrarood Vibrationele spectroscopie
<ol><li>
Bereiding van de monsters
	<ol>
<li>Oplossing: Los de π-uitgebreide cyclooctatetraeen (π-COT) moleculen in dichloormethaan met goede concentratie (1 mmol/L).</li>
		<li>LC fase: het smelten van de π-COT poeder op een substraat van de calciumfluoride (CaF2) met behulp van hete plaat op de temperatuur van 100 ° C. Het monster bij een kamertemperatuur afkoelen. Opmerking: We moeten Kies een materiaal (CaF2 of barium fluoride (BaF2)) die transparant is in medio-IR bereik.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Apparaat opzetten
	<ol>
<li>Zet de laser titanium saffier (Ti:sapphire) en de tjilpte pulse-versterker. Thermisch stabiliseren ze voor enkele uren.</li>
		<li>Controleer of dat de uitlijning juist zijn. Controleer de kracht en stabiliteit van de ultraviolette (UV)-pomp en de medio-IR-sonde en opnieuw uitlijnen de optische weglengte indien nodig. De optische setup van de time-resolved infrarood spectroscopie wordt gegeven in Figuur 5.</li>
		<li>Koel de HgCdTe IR detector array met behulp van vloeibare stikstof. Zorg ervoor dat de spectrometer goed ligt dus dat redelijke hoeveelheid licht in het bereik van belang wordt ontdekt. Kalibreren van de spectrometer met behulp van absorptiespectra van bekende materialen zoals polystyreen of polyethyleen tereftalaat.</li>
		<li>Monteren van een monster dat grote foto-geïnduceerde voorbijgaande reactie (Si wafer (1 mm) of Re(bpy)(CO)3Cl/CH3GN-oplossing) op de monsterhouder toont. Zoek de vertraging van de pomp-sonde op een positieve waarde en het bedrag van het tijdelijke signaal optimaliseren door roeren de lichtbundel van de pomp om ervoor te zorgen de overlapping van de pomp-sonde.</li>
		<li>Vind de tijdinstelling van de oorsprong door middel van lange-afstands scan op de vertraging van de pomp-sonde gebruikt de huis-gebouwde (Figuur 6). Controleer de positie waar het voorbijgaande signaal beginnen te ontstaan.</li>
		<li>Controleer de dynamiek van symmetrische en anti-symmetrische trilling van CO die zich uitstrekt in Re(bpy)(CO)3Cl waarvan dipoolmomenten orthogonaal zijn. Merk op dat beide precies dezelfde dynamiek moeten worden weergegeven wanneer de voorwaarde van de magische hoek is goed voldaan.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Meet- en data-acquisitie
	<ol>
<li>Oplossing: Koppel de huis-gebouwde stroom-cel. Setup de borrelende apparaat met inert gas (stikstof (N-2) of Argon (Ar)) indien nodig. LC fase: de spin beklede π-COT monster met het substraat Mount het gemotoriseerde werkgebied continu verplaatsen de laser plekken op het monster, tot het minimaliseren van de laser-veroorzaakte schade.</li>
		<li>Controleer of de tijd nul-positie met het monster.</li>
		<li>Het scanbereik van de pomp-sonde vertraging correct ingesteld (begin, einde en stap).</li>
		<li>Kies een map gegevens op te slaan.</li>
		<li>De gegevensverzameling met de huis-gebouwde programma starten. Opmerking: De gegevens worden automatisch opgeslagen in de directory.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. time-Resolved elektronendiffractie
<ol><li>
Fabricage van monster substraat
	<ol>
<li>Koop een silicium (001) wafer (200 µm dik), waarvan beide zijden vooraf bedekt met 30 nm-dikke silicium-rijke siliciumnitride (Si3N4of gewoon zonde zijn) film (Figuur 11A). Snijd de zonde/Si/SiN wafer in square (15 × 15 mm2).</li>
		<li>Bestralen met Ar cluster ion balken41 op de fluentie van 2,5 × 1016 ionen/cm2 op één van de kanten van de zonde/Si/SiN wafer wel een metalen masker (Figuur 12), die voldoende is om te verwijderen van de 30-nm-dikke zonde film (Figuur 11 B, C). Opmerking: Een alternatieve methode voor het verwijderen van zonde film is plasma etsen of ion balken etsen.</li>
		<li>Waterige oplossing van kaliumhydroxide (KOH) met een concentratie van 28% voor te bereiden.</li>
		<li>Zet de wafer in KOH-oplossing bij een temperatuur van 60-70 ° C gedurende 1-2 dagen (Figuur 11D), die verder etsen van de Si-wafer via isotrope chemische etsen42. Opmerking: Het tarief van de ETS voor Si door KOH-oplossing is veel sneller dan dat voor de zonde, zodat de dunne film van zonde als zelfdragende membranen (Figuur 11E blijft).</li>
		<li>De wafer met zonde membranen in gedeïoniseerd water schoon en droog het met stikstofgas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bereiding van de monsters
	<ol>
<li>Los van de π-COT moleculen in chloroform bij een concentratie van 10 mg/mL.</li>
		<li>De spin-coater Program: versnellen tot 2000 TPM in 5 s, houd de rotatie voor 30 s, en stop de rotatie. De oplossing van de π-COT op het substraat van zonde membraan zoals weergegeven in Figuur 11Fspin-jas. NB: Een goede wafer grootte spin-afdekhoes moet zich meer dan 10 × 10 mm2, aangezien de oppervlaktespanning soms met draai-coating van materialen op kleinere bladen, hosties, bijvoorbeeld interfereert, een zonde membraan grid voor transmissie-elektronenmicroscopie.</li>
		<li>Zet het monster bekleed op de drager vervagen van zonde, membraan op een kookplaat bij een temperatuur van 100 ° C, het smelten, en het geleidelijk afkoelen tot kamertemperatuur (Figuur 11G).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Metingen
	<ol>
<li>Het monster op de monsterhouder met een schroef monteren en zetten de monsterhouder in de Vacuuemcel (monsterkamer).</li>
		<li>Zegel van de Vacuuemcel met een deksel en zet een roterende pomp te evacueren van de kamer tot een vacuüm niveau van minder dan 1000 Pa. Schakel over op de moleculaire turbo pompen totdat de Elektronenkanonnen kamer op het vacuüm niveau van ~ 10-6 Pa (typisch voor meer dan 12 h is).</li>
		<li>Zet de Ti:sapphire laser en de Tjilpen pulse versterker, en thermisch stabiliseren ze voor meer dan 1 h. De experimentele opzet van de time-resolved elektronendiffractie wordt gegeven in Figuur 9. Stelt de herhaling tarief tot 500 Hz.</li>
		<li>Schakel in de thriller van de charge - coupled apparaat (CCD) camera en afkoelen tot 10 ° C.</li>
		<li>Gaan op de elektrische voeding aan te passen de spanning tot 75 kV. Opmerking: De huidige lekkage van de voeding moet niet uit het assortiment van 0.1 µA fluctueren.</li>
		<li>Speciale overlapping. Opent het laboratorium-gecodeerd automatische programma (Figuur 10A) en stelt u de belichtingstijd (50 ms). Vind de electron beam positie met een gaatje voorzien, in de monsterhouder met behulp van het programma door het starttype voor de overlapping van de z-as en Y_overlap en dringende Start knop instelt op Z_overlap .</li>
		<li>De elektronenbundel ingesteld op de positie van de pinhole en uitlijnen van de pomp laser met het licht gereflecteerd pomp door het gaatje.</li>
		<li>Meten van de tijd-nul-positie met een organisch materiaal (Bi2van Te3) op de monsterhouder met behulp van een laboratorium-gecodeerd automatische programma (Figuur 10B) door te stellen type Start tijd-opgelost en persen Startknop. Voor dit proces aanpassen de pomp fluentie tot 2 mJ/cm,2.</li>
		<li>De Faraday-cup aan de pas van de elektronenbundel invoegen en meten de fluentie van de elektronenbundel met een laboratorium-gebouwde picoammeter aanpassen door het draaien van de verstelbare ND-filter op de regel van de sonde. Thefluence van de pols van de pomp door het draaien van de waveplate op de pomp regel aanpassen.</li>
		<li>Verplaatsen naar de positie van de steekproef en stel de blootstellingstijd van de CCD-camera. Het verkrijgen van de elektron diffractie beeld met behulp van het laboratorium-gecodeerd automatische programma (Figuur 10B) door Start type op één en Start knop in te drukken.</li>
		<li>Zet het Peltier element van de CCD-camera en afkoelen tot de temperatuur van-20 ° C.</li>
		<li>Instellen van de tijd-stap en aantal stappen voor de metingen van tijd opgelost. Het verkrijgen van de tijd-resolved elektron diffractie beelden met behulp van het laboratorium-gecodeerd automatische programma (Figuur 10B) door type Start op tijd-opgelost en Start knop in te drukken.</li>
		<li>Verkrijgen van de tijd-resolved achtergrondafbeelding met de voeding van de elektron versnelling uitschakelen met behulp van het laboratorium-gecodeerd automatische programma (Figuur 10B) door Start type in te stellen tijd-opgelost en Druk op de knop Start .</li>
	</ol>
</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De cruciale stap van het proces tijdens de time-resolved elektron diffractie metingen is het handhaven van de hoogspanning (75 keV) zonder de huidige schommelingen sinds de afstand tussen de fotokathode en anode plaat is slechts ~ 10 mm. Als de huidige boven het bereik van 0.1 µA vóór of tijdens de experimenten fluctueert, verhoogt de spanning van de versnelling tot 90 te ontladen en weer ingesteld op 75 keV keV. Dit proces van conditionering moet gebeuren totdat de huidige in de range van 0.1 µA schommelt. Het juiste on...

Vloeibare kristallen (LCs) hebben een verscheidenheid van functies en worden veel gebruikt in wetenschappelijke en technologische toepassingen1,2,3,4,5,6. Het gedrag van LCs kan worden toegeschreven aan hun oriënterende bestellen alsmede over de hoge mobiliteit van hun moleculen. Een moleculaire structuur van LC materialen wordt doorgaans gekenmerkt door een mesogen-kern en lange flexibele koolstof kettingen die de hoge mobiliteit van de LC-moleculen garanderen. Onder externe prikkels7,8,9,10,11,12,13,14,15 , zoals licht, elektrische velden, temperatuurveranderingen of mechanische druk, kleine intra- en intermoleculaire moties van de LC moleculen veroorzaken drastische structurele opnieuw ordenen in het systeem, wat leidt tot de functionele werking. Om te begrijpen van de functies van LC materialen, is het belangrijk om te bepalen van de structuur van de moleculaire schaal in de LC-fase en identificeren van de belangrijkste bewegingen van de moleculaire conformaties en vervormingen van de verpakking.
Röntgendiffractie (XRD) wordt vaak gebruikt als een krachtig hulpmiddel voor het bepalen van de structuren van LC materialen16,17,18. Het patroon van de diffractie van oorsprong uit een functionele prikkels-responsieve kern is echter vaak verborgen door een brede halo-patroon van de lange koolstof-ketens. Een effectieve oplossing voor dit probleem wordt verzorgd door time-resolved diffractie analyse, waarmee directe waarnemingen van moleculaire dynamica met behulp van photoexcitation. Deze techniek haalt structurele informatie over de photoresponsive aromatische groep met behulp van de verschillen tussen de patronen van de diffractie verkregen vóór en na photoexcitation. Deze verschillen bieden de middelen om de achtergrondgeluiden zowel rechtstreeks het observeren van de structurele veranderingen van belang. Analyses van de differentiële diffractie patronen onthullen de gemoduleerde signalen van de photoactive groep alleen, waardoor de schadelijke diffractie uitsluiten voor de niet-photoresponsive koolstof-ketens. Een beschrijving van deze differentiële diffractie analysemethode wordt gegeven in Hada, M. et al.19.
Time-resolved diffractie metingen kunnen structurele informatie bieden over de atomaire herschikkingen die zich tijdens de faseovergang in materialen20,21,22,23, voordoen 24 , 25 , 26 , 27 , 28 , 29 en chemische reacties tussen moleculen30,31,32,33,34. Met deze toepassingen in het achterhoofd, is opmerkelijke vooruitgang geboekt in de ontwikkeling van ultrabright en ultrakorte-gepulseerde X-ray35,36 en elektron37,38,39 , 40 bronnen. Echter tijd-resolved diffractie is alleen toegepast voor eenvoudige, geïsoleerde moleculen of aan één - of poly-crystals, in die zeer besteld anorganische rooster of organische moleculen produceren goed opgelost diffractie patronen verstrekken van structurele informatie. In tegenstelling, hebben ultrasnelle structurele analyses van meer complexe zachte materialen belemmerd vanwege hun minder geordende fasen. In deze studie tonen wij het gebruik van time-resolved elektronendiffractie evenals voorbijgaande Absorptie spectroscopie en de Vibrationele spectroscopie time-resolved infrarood (IR) te karakteriseren de structurele dynamica van photoactive LC-materialen met behulp van deze diffractie-geëxtraheerde methodologie19.

<table><tbody><tr><td>Chirped pulse amplifier</td><td>Spectra Physics Inc.</td><td>Spitfire ACE</td><td>Voor tijdsafhankelijke IR-vibratiespectroscopie</td></tr><tr><td>Chirped pulse amplifier&nbsp;</td><td>Spectra Physics Inc.</td><td>Spitfire XP</td><td>Voor tijdsafhankelijke elektronendiffractometrie</td></tr><tr><td>Femtosecond laser</td><td>Spectra Physics Inc.</td><td>Tsunami</td><td>Voor tijdsafhankelijke IR-vibratiespectroscopie</td></tr><tr><td>Femtosecond laser</td><td>Spectra Physics Inc.</td><td>Tsunami</td><td>Voor tijdsafhankelijke elektronendiffractometrie</td></tr><tr><td>Optical parametric amplifier</td><td>Light Conversion Ltd.</td><td>TOPAS prime</td><td></td></tr><tr><td>64-kanaals kwikcadmiumtelluride IR-detectorarray</td><td>Infrared Systems Development Corporation</td><td>FPAS-6416-D</td><td></td></tr><tr><td>FT-IR-spectrometer</td><td>Shimadzu Corporation</td><td>IR Prestige-21</td><td></td></tr><tr><td>Hoogspanningsvoeding</td><td>Matsuada precision</td><td>HER-100N0.1</td><td></td></tr><tr><td>Rotorpomp</td><td>Edwards</td><td>RV12</td><td></td></tr><tr><td>Moleculair turbopompen</td><td>Agilent Technologies Japan, Ltd.</td><td>Twis Torr 304FS</td><td></td></tr><tr><td>Vakuummeters</td><td>Pfeiffer vacuum systems gmbh</td><td>PKR251</td><td>Voor ICF70-flens</td></tr><tr><td>Vakuummonitoren</td><td>Pfeiffer vacuum systems gmbh</td><td>TPG261</td><td></td></tr><tr><td>Vezelgekoppelde CCD-camera</td><td>Andor Technology Ltd.</td><td>iKon-L HF</td><td></td></tr><tr><td>BaF2- en CaF2-substraten</td><td>Pier optics</td><td></td><td>Dikt 3 mm</td></tr><tr><td>AgGaS2-kristal</td><td>Phototechnica Corporation</td><td></td><td>Op bestelling</td></tr><tr><td>BBO-kristallen</td><td>Tokyo Instruments, Inc.</td><td></td><td>SHG &theta;=29,2 deg THG &theta;=44,3 deg</td></tr><tr><td>Kalcietkristallen</td><td>Tokyo Instruments, Inc.</td><td></td><td>Dikt 1 mm</td></tr><tr><td>Optische spiegels</td><td>Thorlabs</td><td>PF10-03-F01 PF10-03-M01 UM10-45A</td><td>Al coat spiegels Au coat spiegels Ultrasnelle spiegels</td></tr><tr><td>Optische spiegels</td><td>HIKARI,Inc.</td><td></td><td>Breedbandspiegels</td></tr><tr><td>Dichroische spiegels</td><td>HIKARI,Inc.</td><td></td><td>Op bestelling Reflectie: 266 nm Transmissie: 400, 800 nm</td></tr><tr><td>Optische koper</td><td>Newport Corporation</td><td>3501 optische koper</td><td></td></tr><tr><td>Optische sluiters</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>SH05/M SC10</td><td></td></tr><tr><td>Optische sluiters</td><td>SURUGA SEIKI CO.,LTD.</td><td>F116-1</td><td></td></tr><tr><td>Baansplitsers</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>BSS11R</td><td></td></tr><tr><td>Fuseerd-silica lenzen</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>LA4663 LA4184</td><td></td></tr><tr><td>BaF2-lens</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>LA0606-E</td><td></td></tr><tr><td>Gepolariseerde spiegels</td><td>Sigmakoki Co.,Ltd</td><td></td><td>Op bestelling Ontworpen voor 800 nm Reflectie: s-gepolariseerd licht Transmissie: p-gepolariseerd licht</td></tr><tr><td>Halfgolfplaat</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>WPH05M-808</td><td></td></tr><tr><td>Spiegelbevestigingen</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>POLARIS-K1 KM100</td><td>Kinematische spiegelbevestigingen</td></tr><tr><td>Spiegelbevestigingen</td><td>Sigmakoki Co.,Ltd</td><td>MHAN-30M MHAN-30S</td><td>Gimbal spiegelbevestigingen</td></tr><tr><td>Spiegelbevestigingen</td><td>Newport Corporation</td><td>ACG-3K-NL</td><td>Gimbal spiegelbevestigingen</td></tr><tr><td>Variabele ND-filters</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>NDC-25C-2M</td><td></td></tr><tr><td>Baansplitserbevestigingen</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>KM100S</td><td></td></tr><tr><td>Lensbevestigingen</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>LMR1/M</td><td></td></tr><tr><td>Rotatiebevestigingen</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>RSP1/M</td><td></td></tr><tr><td>Retroreflector</td><td>Edmund Optics</td><td>63,5 MM X 30" EN-AL&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>spectrometers</td><td>ocean photonics</td><td>USB-4000</td><td></td></tr><tr><td>Vermogensmeter</td><td>Ophir</td><td>30A-SH</td><td>Gebruikt voor intensiteitsbewaking van CPA</td></tr><tr><td>Vermogensmeter</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>S120VC PM100USB</td><td>Gebruikt voor intensiteitsmetingen van pomppuls</td></tr><tr><td>Fotodioden</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>DET36A/M DET25K/M</td><td></td></tr><tr><td>DC-voeding</td><td>TEXIO</td><td>PW18-1.8AQ</td><td>Gebruikt voor magnetische lens</td></tr><tr><td>Magnetische lens</td><td>Nissei ETC Co.,Ltd</td><td></td><td>Op bestelling</td></tr><tr><td>Stages</td><td>Newport Corporation</td><td>M-MVN80V6 LTAHLPPV6</td><td>Gebruikt voor magnetische lens</td></tr><tr><td>Stagecontroller</td><td>Newport Corporation</td><td>SMC100</td><td></td></tr><tr><td>Stages&nbsp;</td><td>Sigmakoki Co.,Ltd</td><td>SGSP20-35(X) SGSP20-85(X)</td><td>Gebruikt voor monsterpositie</td></tr><tr><td>Stages&nbsp;</td><td>Sigmakoki Co.,Ltd</td><td>SGSP26-200(X) OSMS26-300(X)</td><td>Gebruikt voor vertragingstijdgenerator</td></tr><tr><td>Stagecontroller</td><td>Sigmakoki Co.,Ltd</td><td>SHOT-304GS</td><td></td></tr><tr><td>Picoammeter</td><td></td><td></td><td>Laboratoriumgebouwd</td></tr><tr><td>spin coater</td><td>MIKASA Co.,Ltd</td><td>1H-D7</td><td></td></tr><tr><td>Hotplate</td><td>IKA&reg;&nbsp;</td><td>C-MAG HP7</td><td></td></tr><tr><td>SiN-wafer</td><td>Silson Ltd</td><td></td><td>Op bestelling</td></tr><tr><td>KOH-waterige oplossing (50%)</td><td>Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td><td>168-20455</td><td></td></tr><tr><td>Chloroform</td><td>Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td><td>038-18495</td><td></td></tr><tr><td>Dichloormethaan</td><td>Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td><td>132-02456</td><td></td></tr><tr><td>Personal computers voor de besturingsprogramma's</td><td>Epson Corporate</td><td>Endeavor MR7300E-L</td><td>32-bits besturingssysteem</td></tr><tr><td>Programma voor de besturing van de apparatuur</td><td>National Instruments Corporation</td><td>Labview2016</td><td></td></tr><tr><td>Programma voor de gegevensanalyse</td><td>The MathWorks, Inc.</td><td>Matlab2015b</td><td></td></tr></tbody></table>

nieuwe technieken voor het observeren van structurele dynamica van photoresponsive vloeibare kristallen

Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals

In dit artikel bespreken we de experimentele metingen van de moleculen in vloeibare kristallen (LC) fase met behulp van de Vibrationele spectroscopie time-resolved infrarood (IR) en time-resolved elektronendiffractie. Vloeibare kristallen fase is een belangrijke staat van materie die er tussen de vaste en vloeibare fasen bestaat en het is gebruikelijk in natuurlijke systemen zo goed zoals in organische elektronica. Vloeibare kristallen zijn orientationally besteld maar losjes verpakt, en dus de interne conformaties en de uitlijning van de moleculaire componenten van LCs kunnen worden gewijzigd door externe prikkels. Hoewel geavanceerde time-resolved diffractie technieken is gebleken dat picosecond-schaal moleculaire dynamica van enkele kristallen en polycrystals, directe waarnemingen van verpakking structuren en ultrasnelle dynamica van zachte materialen hebben belemmerd door wazig diffractie patronen. Wij rapporteren hier, time-resolved IR Vibrationele spectroscopie en elektron diffractometry te verwerven ultrasnelle momentopnamen van een in kolomvorm LC-materiaal, rekening houdend met een deel van de photoactive kern. Differentiaal-detectie analyses van de combinatie van time-resolved IR Vibrationele spectroscopie en elektronendiffractie zijn krachtige hulpmiddelen voor het karakteriseren van de structuren en licht dynamiek van zachte materialen.

We kozen een zadel-vormige π-COT skelet43,44 als een photoactive kern eenheid van de LC-molecuul, want het vormt een welomschreven stapelen kolomstructuur en omdat de centrale acht-ring COT ring wordt verwacht om te laten zien een licht conformationele verandert in een plat formulier als gevolg van de opgewonden statuswaarden aromaticiteit19,45. Synthetische proces van dit...

Hier presenteren we de protocollen van differentiaal-detectie analyses van time-resolved infrarood Vibrationele spectroscopie en elektron diffractie waarmee opmerkingen van de vervormingen van de lokale structuren rond photoexcited moleculen in een in kolomvorm vloeibare kristallen, het geven van een atomaire perspectief op de relatie tussen de structuur en de dynamiek van dit photoactive materiaal.

Nieuwe technieken voor het observeren van structurele dynamica van Photoresponsive vloeibare kristallen

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational ...

Deze methode kan helpen bij het aanpakken van een veelvoorkomend probleem in het onderzoek naar vloeibare kristallen. Dat is namelijk dat de piek in moleculaire beweging tijdens de fotorespons niet kan worden bepaald door conventionele methoden. Het grote voordeel van deze technieken is dat de structuur en de ultrasnelle dynamische eigenschappen van foto-exciteerde vloeibare kristallen worden verkregen uit zowel differentiële IR-spectrum als differentiële elektronendiffractiepatronen.Ik zal de tijdsafhankelijke IR-vibratiespectroscopie demonstreren. Om een monster in oplossing voor tijdsafhankelijke IR-vibratiespectroscopie voor te bereiden, lost u 0,025 millimol pi-COT op in 25 milliliter dichloormethaan om een oplossing van 1 millimol per liter te verkrijgen. Om een vloeibare kristalmonster voor te bereiden, bedekt u een 3 millimeter dik calciumfluoridedraagvlak met pi-COT-poeder.Plaats het draagvlak op een warmteplaat en smelt het poeder op 100 graden Celsius. Schakel de warmteplaat uit en laat het monster afkoelen tot kamertemperatuur. Nadat u het monster hebt voorbereid, zet u de titanium-saffierlaser en de chirped pulse-versterker aan en laat u ze thermisch stabiliseren.Stel

novel-techniques-for-observing-structural-dynamics-photoresponsive

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

We rapporteren dat de diffractielimiet van conventionele optische litografie kan worden overwonnen door gebruik te maken van de overgangen van organische fotochrome derivaten, geïnduceerd door hun fotoisomerisatie bij lage lichtintensiteiten.1-3 Dit artikel beschrijft onze fabricagetechniek en twee vergrendelingsmechanismen, namelijk: oplossing van een foto-isomer en elektrochemische oxidatie.

Patroonvorming via Optical Verzadigbare Transitions - fabricage en karakterisering

We demonstreren de bereiding van op siloxaan-gebaseerde en op epoxy-gebaseerde vloeibare kristal elastomeren (LCEs) en LCE-nanocomposietmaterialen. De LCEs worden gekenmerkt met betrekking tot omkeerbare spanning, vloeibare kristal ordening en stijfheid. Als een mogelijke toepassing demonstreren we hun gebruik als vormgevoelige substraten in een op maat gemaakt apparaat voor actieve celkweek.

Voorbereiding van de Monodomain Liquid Crystal Elastomers en Liquid Crystal elastomeer Nanocomposieten

Hier fabriceren we 3D polymere micro/nanostructuren waarbij zowel de vorm als de moleculaire uitlijning met nanometernauwkeurigheid kunnen worden ontworpen door gebruik te maken van direct laserschrijven. Lichtgeïnduceerde vervorming van verschillende typen vloeibare kristallijne elastomeer microstructuren kan op microscopische schaal worden bestuurd.

Free-form Light Actuators - Fabricage en Controle van de Aandrijving in microscopische schaal

Hier presenteren wij een protocol om een ​​oriënterende overgang van een vloeibaar kristal te activeren in reactie op de temperatuur. Methodologieën worden beschreven voor het bereiden van een monster om de overgang en de gedetailleerde overgangsontwikkeling te observeren.

Oriëntatie Transitie In Een Vloeibaar Kristal Uitgelijnd Door De Thermodynamische Groei Van Interfacial Wetting Sheets

Een protocol voor de analyse van gelen gevormd uit de opto-elektronische geconjugeerd polymeer poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) met behulp van kleine en ultrakleine hoek neutronen verstrooiing in zowel de aanwezigheid en de afwezigheid van verlichting wordt gepresenteerd.

Monitoring van de gevolgen van de verlichting op de structuur van geconjugeerd polymeer Gels met behulp van Neutron Scattering

Het doel van het protocol is het creëren van vloeibaar kristallijne polymeerlagen die mechanisch onder continu licht bestraling oscilleren kunnen. We beschrijven zeer gedetailleerd de Ontvangenis van vrijstaande films, van de vloeibare kristallen uitlijning methode om de foto-bediening. Het experimentele protocol toegepast ter voorbereiding van dit materiaal is breed toepasbare.

Voorbereiding van vloeibare kristallen netwerken macroscopische oscillerende beweging door licht geïnduceerde

Dit artikel beschrijft het proces van de microfluidic en de parameters te bereiden geregelde deeltjes uit vloeibaar kristallijne elastomeren. Dit proces maakt de voorbereiding van de bedieningsrichting deeltjes en de variatie van de grootte en de vorm (van oblate te sterk prolate, kern-shell, en Janus morphologies) evenals de omvang van de bediening.

Microfluidic voorbereiding van vloeibaar kristallijne elastomeer actuatoren

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.

Meten van magnetisch-Tuned ferroelektrische polarisatie in vloeibare kristallen

Een protocol voor de fabricage van een cholesteric vloeibaar kristallijne ontspiegelende apparaat met een redox-responsieve chirale dopering waardoor snel en laag-voltage werking wordt gepresenteerd.

Een elektrochemische Cholesteric vloeibaar kristallijne apparaat voor snelle en Low-Voltage kleur modulatie

Dit protocol demonstreert de voorbereiding van een foto orheologisch materiaal dat een vaste fase vertoont, verschillende vloeibare kristallijne fasen en een isotrope vloeistoffase door de temperatuur te verhogen. Gepresenteerd hier zijn methoden voor het meten van de structuur-viscoelasticiteit relatie van het materiaal.

Hoog contrast en snelle Photorheologische omschakeling van een twist-Bend Nematic Liquid Crystal

Het artikel is voornamelijk gericht op de gecombineerde kracht van optische (lineaire en niet-lineaire) en holografische methoden die worden gebruikt om verschijnselen op nanoschaal te onthullen. De resultaten verkregen uit de biofotonische en oscillerende chemische reacties ' studies worden gegeven als representatieve voorbeelden, die het vermogen van holografie benadrukken om dynamiek op nanoschaal te onthullen.

Verborgen dynamiek van natuurlijke fotonische structuren blootleggen met behulp van holografische beeldvorming

Ontdek tijdopgeloste infraroodvibratiespectroscopie en elektronendiffractie voor het bestuderen van structurele dynamica in fotoresponsieve vloeibare kristallen. Deze methoden onthullen ultrafaste moleculaire bewegingen en structuurvervormingen rond foto-geëxciteerde moleculen.

Nieuwe technieken voor het observeren van structurele dynamica van Photoresponsive vloeibare kristallen

Meer video's verkennen