Meten van magnetisch-Tuned ferroelektrische polarisatie in vloeibare kristallen

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van de natuurkunde van gecondenseerde materie en materiaalkunde over de werking van het magnetisch-elektrisch effect bij kamertemperatuur. Het grote voordeel van deze techniek is dat het het magnetisch-elektrisch effect test in vloeibare kristallen met hoge vloeibaarheid. Begin met twee glazen substraten om elke vloeibare kristalcel te creëren.

Begin met schone substraten met ITO aan één kant, meestal een vierkante centimeter. Maak een kras aan de rand van elk substraat om ze in latere stappen te oriënteren. Breng op een spincoater polyimide-oplossing aan op de ITO-gecodeerde kant van de substraten voordat je spincoat.

Wanneer je klaar bent, bak de substraten een uur lang op 200 graden Celsius. Neem vervolgens de substraten naar een XZ-fase die zich onder een fluwelen roller bevindt die kan draaien. Oriënteer een substraat met de ITO-kant naar boven en met de gemarkeerde rand naar de roller, en bevestig het op de fase.

Start de roller in de translatiefasen zodat het substraat vijf keer heen en weer beweegt onder de roller. Het substraat moet zachte, uniforme druk ervaren wanneer het in contact komt met de roller. Stop vervolgens de roller in de translatiefasen om het substraat te verwijderen.

Wanneer je klaar bent, plaats het substraat gedurende één minuut in isopropylalcohol. Droog vervolgens de substraten gedurende enkele minuten op 80 graden Celsius. Werk nu met twee gewreven substraten.

Naast de substraten, heb een platte harsfilm als ruimtegever. Plaats één substraat met de ITO- en polyimide-kant naar boven en breng lijm op de randen aan. Orienteer vervolgens het tweede substraat over het eerste met de gecodeerde kant naar beneden.

Orienteer de gemarkeerde randen om op tegenoverliggende zijden van de cel te zijn. Verschuif de twee iets voordat je ze hecht. Gebruik de gebieden die zijn gecreëerd door de substraten te verschuiven om geleidende draden met zilverpasta op de gecodeerde zijden van de substraten te lijmen.

Bak de samenstelling gedurende één uur op 150 graden Celsius. Gebruik nu een opstelling vergelijkbaar met deze om metingen van de celspleet uit te voeren. Plaats de cel zodat deze loodrecht staat op een witte lichtbron en voor een optische spectrometer om het transmissiespectrum te meten.

De gemeten transmissie als functie van de golflengte maakt het mogelijk om de celspleet te bepalen, die ongeveer 12 micrometer is voor deze cel. Om verder te gaan, heb het vloeibare kristalmengsel in een cel klaar. Het vloeibare kristalmengsel bestaat uit deze twee pyrimidine-verbindingen.

75 milligram van verbinding een, samen met 25 milligram van verbinding twee. Plaats de voorbereide cel op een heet stadium bij 80 graden Celsius. Breng met een spatel het vloeibare kristalmengsel in de cel aan en vertrouw op capillaire actie.

Houd de cel gedurende een half uur op 80 graden Celsius voordat je het afkoelt tot kamertemperatuur. De volgende stap is om het mengsel te karakteriseren. Plaats bij een microscoop een voorbereid monster in een heet stadium tussen twee gekruiste polarisatoren die in lijn zijn met de lichtbron.

Richt de microscoop om de texturen in de cel te observeren. Verwarm het monster met een snelheid van 5 graden Celsius per minuut van kamertemperatuur tot 80 graden Celsius en identificeer de vloeibare kristalfasen uit de polarisatiemicrografieën. Gebruik de waarnemingen om de overgangstemperaturen te bepalen.

De metingen vereisen een supergeleidende magneet die in staat is tot een veld van 9 Tesla. Bereid een inzet voor de magneet voor die een staaf heeft om coaxiale kabels te huisvesten. Aan het hoofd zou er een connectoraansluiting moeten zijn.

Aan het einde zou er een monsterruimte moeten zijn die in staat is om een cel te houden. Lijm de cel op de monsterruimte van de inzet zodat het magnetische veld parallel is aan de substraatoppervlakken. Soldeer de draden van de cel op de hoog- en laagspanningsaansluitingen.

Plaats ook een thermometer op de breedste lengte van de cel. Wanneer je klaar bent, breng de inzet in de supergeleidende magneet. Verbind met coaxiale kabels de aansluitingen van de inzet met meetinstrumenten en verzamel gegevens.

Hier is de elektrische polarisatie als functie van temperatuur, gevonden door het verplaatsingsstroom te integreren gemeten met een elektrometers. In de smectic C-ster-fase ontwikkelt zich een eindige polarisatie bij het aanbrengen van een magnetisch veld bij ongeveer 328 Kelvin. Terwijl het systeem een faseovergang ondergaat naar de smectic A-ster-fase, verdwijnt de polarisatie.

Deze gegevens zijn voor de diëlektrische constante gemeten bij 100 hertz met behulp van een quasi vier-terminals methode met een LCR-meter. In de smectic C-ster-fase wordt deze onderdrukt naarmate het magnetische veld toeneemt. Dit kan worden toegeschreven aan de verandering in de moleculaire oriëntatiestate, gekoppeld aan het elektrische dipoolmoment.

In de smectic A-ster-fase is de diëlektrische constante onafhankelijk van het magnetische veld. Het vaststellen van de temperatuur maakt een duidelijke demonstratie van magneto-elektrische activiteit mogelijk. Bij 300 Kelvin bevindt het monster zich in de smectic C-ster-fase.

Hier varieert de elektrische polarisatie met het veranderende magnetische veld. De diëlektrische constante genomen bij 100 hertz vertoont vergelijkbaar gedrag. Metingen uitgevoerd bij 335 Kelvin wanneer het vloeibare kristal zich in de smectic A-ster-fase bevindt, zijn niet afhankelijk van het magnetische veld.

Deze methode kan dus inzicht bieden in magnetisch afstelpbare elektrische polarisatie in vloeibare kristallen. Het kan ook worden toegepast op andere metingen, zoals elektrisch bestuurbare magnetisme en lichteffecten in vloeibare kristallen. Na elke ontwikkeling baant deze techniek de weg voor onderzoekers op het gebied van de natuurkunde van gecondenseerde materie en materiaalkunde, magneto-elektrische koppeling in vloeibare kristallen.