Name: Meten van magnetisch-Tuned ferroelektrische polarisatie in vloeibare kristallen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-15T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 3 s
Description: Ontdek hoe je magneto-elektrische effecten in vloeibare kristallen meet met een protocol voor ferro-elektrische polarisatie. Deze methode maakt kamertemperatuur-magneto-elektrica mogelijk voor materiaalwetenschap.

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

playerTrialDesktop

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".

1. bereiding van de vloeistof-Crystal cellen en de bepaling van de cel-kloof
<ol><li>
Voorbereiding van de vloeistof-crystal cellen
	<ol>
<li>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.</li>
		<li>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 substraten 5 keer te verwijderen verontreinigingen (figuur 2B). Afblazen resterende water met een air-duster-gun met zorg niet aan te raken de breedste gezichten van de substraten.</li>
		<li>Druppelen van polyimide oplossingen (uitlijning laag planer in Tabel van materialen) op de ITO-coated kant van de gewassen substraten, en spin-jas de oplossingen bij 5000 rpm voor 30 s (figuur 2C). Bak de substraten bij 200 ° C gedurende 1 h Verwijder het oplosmiddel en de dunne films van polyimide genezen.</li>
		<li>Zet de substraten op een XZ stadium zodat de ITO - en polyimide-coated kant van de substraten naar boven gekeerd zijde. Plaats de substraten onder een roller bedekt met een fluwelen doek en fix de substraten door suctioning (figuur 2D lucht). Een uniforme en zachte druk uitoefenen op de ondergronden met de roller door het aanpassen van de hoogte van het werkgebied. Opmerking: Hier, de XZ fase werd gemaakt door een machine winkel aan de Universiteit van Osaka.</li>
		<li>De roller draaien en verplaatsen van de fase heen en weer onder de roller 5 keer langs de horizontale richting te wrijven de substraten door de fluwelen doek. Dompel de wreef substraten in isopropyl alcohol in een container glas 10 – 50 mL voor 1 min te verwijderen verontreinigingen, en droog ze bij 80 ° C voor een paar minuten.</li>
		<li>Lijm de twee substraten samen met 12 μm dikte platte hars films als afstandhouders. Merk op dat zelfklevende punten worden geplaatst alleen aan de rand van de substraten en de innerlijke zijkanten van de gelijmde substraten zijn bekleed met de ITO en polyimide. Zorg ervoor dat de tegenovergestelde substraten hebben is gewreven antiparallel en iets (ongeveer 2 mm verschuiven zijn) om te zorgen voor genoeg ruimten voor elektrische terminals op beide van de substraten (figuur 2E).</li>
		<li>Lijm de geleidende draden op de bovengenoemde ruimten voor terminals met behulp van zilveren plakken (figuur 2F) uitvoeren. Bak de substraten met geleidende draden bij 150 ° C gedurende 1 h voor het verwijderen van het oplosmiddel in de zilveren geleidende pasta.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bepaling van cel kloof 19<ol>
<li>De lege cellen in 1.1.7 bereid met wit licht teeltmateriaal normale om hun zo breed gezicht bestralen. Meten van de spectra van de overdracht met behulp van een optische spectrometer, en waarnemen van pseudo-sinusvormige trilling (Figuur 3), die wordt weergegeven als gevolg van de Fabry-Pérot effect20.</li>
		<li>Schatten van de cel kloof d met behulp van de relatie d = λ1λ2/2 (λ2-Lambda1), waar de golflengte λ1 en λ 2 duiden een paar aangrenzende piek-golflengten in de spectra van de transmissie.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. voorbereiding van de vloeistof-crystal mengsel en het binnenbrengen van de cellen
<ol><li>Meng twee verbindingen, 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) pyrimidine (samengestelde 1: figuur 4A) en (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) fenyl] pyrimidine (samengestelde 2: figuur 4B) met een massaverhouding van 3:1 in een glazen ampul. 100 mg van de oplossing in totaal (75 mg samengestelde 1 en 25 mg samengestelde 2) voor te bereiden.</li>
	<li>Zet de bereid lege cel uit stap 1.1.7 op een warm podium, houden de temperatuur bij 80 ° C, een temperatuur die waartegen het mengsel van 2.1 in de isotrope vloeistoffase (Figuur 5 is). Introduceren het mengsel uit stap 2.1 in de cel met behulp van een spatel en capillaire actie. Houden van de cel temperatuur bij 80 ° C gedurende 30 min en vervolgens afkoelen tot kamertemperatuur met een snelheid van ongeveer 5 ° C/min.</li>
</ol>3. voorbeeld karakterisering
<ol><li>Plaats een cel gevuld met het mengsel van stap 2.2 op een warm podium tussen twee gekruiste polarisatoren en het te bestralen met licht. Observeren van texturen van het mengsel met wisselende temperatuur van kamertemperatuur tot 80 ° C met een snelheid van 5 ° C/min met behulp van een microscoop (en een korte-pass filter met tuning bereik van ~ 600 nm om de zichtbaarheid, als dit nodig is), en het identificeren van de vloeistof-crystal fasen van polarisatie microfoto21 (Figuur 6).</li>
	<li>Bepaal de fase overgang volgorde en overgang temperaturen van de waargenomen texturen (Figuur 5). Voor de SmC * fase, schatten de vertanding toonhoogte als dubbele de stripe-breedte.</li>
	<li>Bevestigen van de eerste-orde fase overgang temperatuur van het mengsel bereid in 2.1 door Differentiële thermische analyse (DTA; Zie Tabel van materialen en aanwijzingen van de fabrikant), waarmee een piek (of duik) anomalie in de fase van een eerste-orde overgang (Figuur 7).</li>
</ol>4. niet-geleidend en Magnetoelectric metingen
<ol><li>Bereiden van een commerciële supergeleidende magneet (Zie Tabel van materialen) uitgerust met temperatuur controllers (2-400 K) en magnetisch veld (tot 9 T).</li>
	<li>Een zelfgemaakte invoegen voorbereiden op de supergeleidende magneet, die uit drie belangrijke delen bestaat: sample space, een staaf met inbegrip van vier coax-kabels en een verbindingslijn terminal (figuur 8A).</li>
	<li>Lijm de cel bereid in 2.2 op de ruimte van de steekproef van de insert (Figuur 8). Sluit de twee geleidende draden van de cel aan de aansluitklemmen (hoog en laag) van de ruimte van het monster door solderen. Zorg ervoor dat de cel oriëntatie om toepassing van een magnetisch veld in de richting parallel aan de substraten van de cel. Plaats een thermometer op het grootste vliegtuig van de cel om nauwkeurig meten van de temperatuur van het monster en het invoegen in de supergeleidende magneet introduceren.</li>
	<li>De terminals connecter verbinden met een LCR -meter (Zie Tabel van materialen) met coax-kabels. Meet de diëlektrische constante als een functie van temperatuur en magnetisch veld door middel van quasi-vier terminal methoden met de LCR -meter (Zie fabrikant instructies en onze eerdere werk16).</li>
	<li>De terminals connecter verbinden met een elektrometer (Zie Tabel van materialen) met coax-kabels. De magnetische velden en temperatuur afhankelijkheid van verplaatsing huidige meten met de elektrometer terwijl het vegen van een magnetisch veld en de temperatuur met een constante snelheid (1.0 T/min voor ingrijpende magneetveld en 5 K/min voor het vegen van temperatuur; Zie aanwijzingen van de fabrikant en onze eerdere werk16). Elektrische polarisatie verkrijgen door de integratie van de verplaatsing huidige als functie van tijd.</li>
</ol>

<ol><li>Eerenstein, W., Mathur, N. D., Scott, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiferroic+and+magnetoelectric+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Multiferroic and magnetoelectric materials.</a> Nature. 442, 759-765 (2006).</li>
<li>Cheong, S. -W., Mostovoy, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiferroics%3A+A+magnetic+twist+for+ferroelectricity%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Multiferroics: A magnetic twist for ferroelectricity.</a> Nature Materials. 6, 13-20 (2007).</li>
<li>Tokura, Y., Seki, S., Nagaosa, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiferroics+of+spin+origin%5BTitle%5D)+AND+%22Reports+on+Progress+in+Physics%22%5BJournal%5D)">Multiferroics of spin origin.</a> Reports on Progress in Physics. 77, 076501(2014).</li>
<li>Fiebig, M., Lottermoser, T., Meier, D., Trassin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolution+of+multiferroics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Materials%22%5BJournal%5D)">The evolution of multiferroics.</a> Nature Reviews Materials. 1, 16046(2016).</li>
<li>Kagawa, F., Horiuchi, S., Tokunaga, M., Fujioka, M., Tokura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ferroelectricity+in+a+one-dimensional+organic+quantum+magnet%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Physics%22%5BJournal%5D)">Ferroelectricity in a one-dimensional organic quantum magnet.</a> Nature Physics. 6, 169-172 (2010).</li>
<li>Stroppa, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electric+Control+of+magnetization+and+interplay+between+orbital+ordering+and+ferroelectricity+in+a+multiferroic+metal-organic+framework%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Electric Control of magnetization and interplay between orbital ordering and ferroelectricity in a multiferroic metal-organic framework.</a> Angewandte Chemie International Edition. 50, 5847-5850 (2011).</li>
<li>Wang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetoelectric+coupling+in+the+paramagnetic+state+of+a+metal-organic+framework%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Reports%22%5BJournal%5D)">Magnetoelectric coupling in the paramagnetic state of a metal-organic framework.</a> Science Reports. 3, 2024(2011).</li>
<li>Gómez-Aguirre, L. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+ordering-induced+multiferroic+behavior+in+%5BCH3NH3%5D%5BCo%28HCOO%293%5D+metal-organic+framework%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Magnetic ordering-induced multiferroic behavior in [CH3NH3][Co(HCOO)3] metal-organic framework.</a> Journal of the American Chemical Society. 138, 1122-1125 (2016).</li>
<li>Qin, W., Xu, B., Ren, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+organic+approach+for+nanostructured+multiferroics%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">An organic approach for nanostructured multiferroics.</a> Nanoscale. 7, 9122-9132 (2015).</li>
<li>Scott, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room-temperature+multiferroic+magnetoelectrics%5BTitle%5D)+AND+%22NPG+Asia+Materials%22%5BJournal%5D)">Room-temperature multiferroic magnetoelectrics.</a> NPG Asia Materials. 5, e72(2013).</li>
<li>Suzuki, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+applied+electric+fields+on+the+positive+magneto-LC+effects+observed+in+the+ferroelectric+liquid+crystalline+phase+of+a+chiral+nitroxide+radical+compound%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Influence of applied electric fields on the positive magneto-LC effects observed in the ferroelectric liquid crystalline phase of a chiral nitroxide radical compound.</a> Soft Matter. 9, 4687-4692 (2013).</li>
<li>Domracheva, N. E., Ovchinnikov, I. V., Turanov, A. N., Konstantinov, V. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((EPR+detection+of+presumable+magnetoelectric+interactions+in+the+liquid-crystalline+state+of+an+iron+mesogen%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetism+and+Magnetic+Materials%22%5BJournal%5D)">EPR detection of presumable magnetoelectric interactions in the liquid-crystalline state of an iron mesogen.</a> Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 269, 385-392 (2004).</li>
<li>Tomašovičová, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capacitance+changes+in+ferronematic+liquid+crystals+induced+by+low+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Capacitance changes in ferronematic liquid crystals induced by low magnetic fields.</a> Phys. Rev. E. 87, 014501(2013).</li>
<li>Lin, T. -J., Chen, C. -C., Lee, W., Cheng, S., Chen, Y. -F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+manipulation+of+magnetic+anisotropy+in+the+composite+of+liquid+crystals+and+ferromagnetic+nanorods%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Electrical manipulation of magnetic anisotropy in the composite of liquid crystals and ferromagnetic nanorods.</a> Applied Physics Letters. 93, 013108(2008).</li>
<li>Mertelj, A., Osterman, N., Lisjak, D., Čopič, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magneto-optic+and+converse+magnetoelectric+effects+in+a+ferromagnetic+liquid+crystal%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Magneto-optic and converse magnetoelectric effects in a ferromagnetic liquid crystal.</a> Soft Matter. 10, 9065-9072 (2014).</li>
<li>Ueda, H., Akita, T., Uchida, Y., Kimura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Room-temperature+magnetoelectric+effect+in+a+chiral+smectic+liquid+crystal%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Room-temperature magnetoelectric effect in a chiral smectic liquid crystal.</a> Applied Physics Letters. 111, 262901(2017).</li>
<li>Clark, N. A., Lagerwall, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Submicrosecond+bistable+electro-optic+switching+in+liquid+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals.</a> Applied Physics Letters. 36, 899-901 (1980).</li>
<li>Vantomme, G., Gelebart, A. H., Broer, D. J., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+liquid+crystal+networks+for+macroscopic+oscillatory+motion+induced+by+light%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Preparation of liquid crystal networks for macroscopic oscillatory motion induced by light.</a> Journal of Visualized Experiments. (127), e56266(2017).</li>
<li>Yang, K. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measurements+of+empty+cell+gap+for+liquid-crystal+displays+using+interferometric+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Physics%22%5BJournal%5D)">Measurements of empty cell gap for liquid-crystal displays using interferometric methods.</a> Journal of Applied Physics. 64 (9), 4780-4781 (1988).</li>
<li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBorn%2C+M+%22Principles+of+Optics%22">Principles of Optics</a>. , 6th ed, Pergamon. New York. (1987).</li>
<li>Dierking, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDierking%2C+I+%22Textures+of+Liquid+Crystals%22">Textures of Liquid Crystals</a>. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim, FRG. (2003).</li>
<li>Filipič, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+properties+near+the+smectic-C%2A+-smectic-A+phase+transition+of+some+ferroelectric+liquid-crystalline+systems+with+a+very+large+spontaneous+polarization%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Review+A%22%5BJournal%5D)">Dielectric properties near the smectic-C* -smectic-A phase transition of some ferroelectric liquid-crystalline systems with a very large spontaneous polarization.</a> Physics Review A. 38, 5833-5839 (1988).</li>
<li>Carlsson, T., Žekš, B., Filipič, C., Levstik, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+model+of+the+frequency+and+temperature+dependence+of+the+complex+dielectric+constant+of+ferroelectric+liquid+crystals+near+the+smectic-C%2A+-smectic-A+phase+transition%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+Review+A%22%5BJournal%5D)">Theoretical model of the frequency and temperature dependence of the complex dielectric constant of ferroelectric liquid crystals near the smectic-C* -smectic-A phase transition.</a> Physics Review A. 42, 877-889 (1990).</li>
<li>Michelson, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+realization+of+a+Lifshitz+point+in+liquid+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Physical realization of a Lifshitz point in liquid crystals.</a> Physical Review Letters. 39, 464(1977).</li>
<li>Muševič, I., Žekš, B., Blinc, R., Rasing, T., Wyder, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase+diagram+of+a+ferroelectric+chiral+smectic+liquid+crystal+near+the+Lifshitz+point%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Phase diagram of a ferroelectric chiral smectic liquid crystal near the Lifshitz point.</a> Physical Review Letters. 48, 192(1982).</li>
<li>Muševič, I., Žekš, B., Blinc, R., Rasing, T., Wyder, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dielectric+study+of+the+modulated+smectic+C%2A-uniform+smectic+C+transition+in+a+magnetic+field%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+Status+Solidi%28b%29%22%5BJournal%5D)">Dielectric study of the modulated smectic C*-uniform smectic C transition in a magnetic field.</a> Physica Status Solidi(b). 119, 727-733 (1983).</li>
<li>Blinc, R., Muševič, I., Žekš, B., Seppen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ferroelectric+liquid+crystals+in+a+static+magnetic+field%5BTitle%5D)+AND+%22Physica+Scripta%22%5BJournal%5D)">Ferroelectric liquid crystals in a static magnetic field.</a> Physica Scripta. 35, 38-43 (1991).</li>
<li>Blinov, L. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBlinov%2C+LM+%22Electrooptical+and+Magnetooptical+Properties+of+Liquid+Crystals%22">Electrooptical and Magnetooptical Properties of Liquid Crystals</a>. , Wiley-Interscience. (1983).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

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...

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 viel5,6,7,8,9. Echter, kamertemperatuur operatie, die moet worden uitgevoerd voor praktische gebruik van ME materialen met hun ME koppelingen, is nog steeds een moeilijke kwestie, en een zeer beperkt aantal Enkelfasige materialen hebben gemeld als kamertemperatuur magnetoelectrics tot op heden10.
Vloeibare kristallen, die een oriënterende order, soms met een gedeeltelijke positionele bezitten, hebben ook onderzocht met betrekking tot ME materialen in afgelopen jaren11,12,13,14, 15. een van de voordelen van vloeibare kristallen als ik materialen is de temperatuur van hun werking, als vloeistof-crystal fasen zijn meestal gestabiliseerd rond kamertemperatuur. Een voorbeeld van mij vloeibare kristallen gemeld tot nu toe is een composiet tussen magnetische nano-bloedplaatjes met loodrechte magnetische anisotropie en vloeibare kristallen waaruit blijkt dat de nematic fase, bekend als de eenvoudigste fase van de vloeistof-crystal bezitten alleen eendimensionale oriënterende volgorde15. Het toont het omgekeerde ME uit te voeren, de inductie van magnetisatie door een elektrisch veld, via de veldsterkte manipulatie van de gekoppelde bloedplaatjes en moleculaire uitgangspunten.
Meer recentelijk, een andere unieke strategie om de ME effect in vloeibare kristallen voorgestelde16was. De focus van deze strategie is het creëren van een chirale smectic C (SmC *) fase met eendimensionale positionele order, wat resulteert in een diffuus lagenstructuur genaamd de smectic laag. Een kenmerk van de SmC-fase is dat een moleculaire geaardheid vector n is gekoppeld aan een lokale elektrisch dipoolmoment p. Deze correlatie is geboden door de combinatie van gekanteld oriëntatie van de staaf-achtige samenstellende moleculen met betrekking tot de smectic laag normale n0 en de chiraliteit-geïnduceerde spiegel (en inversie) symmetriebreking in de moleculen. Vanuit het oogpunt van symmetrieën, de voormalige verandert de symmetrie van D∞h (de zogenaamde SmA fase, figuur 1A) in C2h (de zogenaamde SmC fase, figuur 1B), en de laatste breekt de symmetrie van de spiegel van C2h zodat de symmetrie is verminderd in C2 (de SmC * fase, zie elke laag in Figuur 1 c). In elke SmC * laag, is de aanwezigheid van eindige polarisatie toegestaan langs de C2 -as, die normaal aan zowel n0 en n. De sterke koppeling tussen n en p is essentieel voor ferroelectricity in vloeibare kristallen. In de SmC * fase n uitgelijnd in de vertanding wijze door laag door de laag (Figuur 1 c) en er is dus geen macroscopische polarisatie. Ferroelectricity in dergelijke vloeibare kristallen wordt bereikt met behulp van sterke oppervlakte effecten, die de homogeen georiënteerde Braziliaanse deelstaat n bekend als een oppervlak-gestabiliseerde ferroelektrische vloeistof-crystal (SSFLC) staat (Figuur 1 d stabiliseren). Opgemerkt moet worden dat ferroelektrische polarisatie omkering altijd begeleidt een omschakeling van de Staten van de bi-stable oriëntatie via de koppeling tussen n en p17. Een verandering in de moleculaire oriëntatie van de SmC-fase wordt verwacht als het tegenovergestelde van het effect, aanleiding kunnen geven tot een wijziging in elektrische polarisatie. Door middel van magnetische anisotropie veroorzaakt door draaiingen op magnetische netwerkelementen en/of aromatische ringen in vloeibaar kristalmoleculen en de flexibiliteit van n in een staat van de vloeistof-crystal als gevolg van zwakkere moleculaire interacties dan in een solide crystal staat, is n ook afstembare door een magnetisch veld. Dus, de SmC-fase kan worden omgezet in een magnetisch-veld-geïnduceerde homogeen georiënteerde staat die vergelijkbaar is met een SSFLC staat. Daarom wordt de directe mij uit te voeren, de inductie van elektrische polarisatie in een magnetisch veld, zoals de ontwikkeling van macroscopische elektrische polarisatie wordt veroorzaakt door een homogene uitlijning van n p, in alle lagen gekoppeld bereikt.
Wij voeren procedures ter voorbereiding van vloeistof-crystal cellen voor het onderzoek naar ME, koppelingen en methoden voor het detecteren van de ME effect. Een methode voor de voorbereiding van de vloeistof-crystal cellen werd gemeld detail eerder18. Hier, bewerkt we deze methode voor diëlektrische en mij metingen. Met de methode gedetailleerde hier ontdekt we magnetisch-tuned elektrische polarisatie, dat wil zeggen de directe mij uit te voeren, in vloeibare kristallen waaruit de SmC-fase bij kamertemperatuur.

<table><tbody><tr><td>Materiaal</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Verbinding 1: Figuur 4(A)</td><td>DIC Co., Ltd.</td><td>&ndash;N/A</td><td>PYP-8O8</td></tr><tr><td>Verbinding 2: Figuur 4(B)</td><td>DIC Co., Ltd.</td><td>N/A</td><td>PYP-10O10F</td></tr><tr><td>ITO-gecoate glazen substraten</td><td>Sigma-Aldrich Inc.</td><td>703192-10PK</td><td></td></tr><tr><td>Detergent</td><td>Wako Pure Chemical Industries, Ltd.</td><td>031-10401</td><td></td></tr><tr><td>Uitlijnlaag planner</td><td>JSR Co., Ltd.</td><td>AL1254</td><td></td></tr><tr><td>Spacer</td><td>Teijin Film Solutions Co., Ltd.</td><td>Q51-12</td><td></td></tr><tr><td>Lijm</td><td>Huntsman Inc.</td><td>ARALDITE RT30</td><td>Voor het lijmen van twee substraten</td></tr><tr><td>Lijm</td><td>M&amp;I Materials ltd.</td><td>Apiezon H Vet</td><td>Voor het lijmen van een cel en zelfgemaakte inzet</td></tr><tr><td>Zilverpasta</td><td>Fujikura Kasei Co., Ltd.</td><td>D-753</td><td></td></tr><tr><td>Apparatuur</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrasoon reinigingsapparaat</td><td>AS ONE Corp.</td><td>AS52GTU</td><td></td></tr><tr><td>Spin coater</td><td>Mikasa Co. Ltd.</td><td>1H-D7</td><td></td></tr><tr><td>Gepolariseerd optisch microscoop</td><td>Nikon Co., Ltd.</td><td>ECLIPSE LV100N POL</td><td></td></tr><tr><td>Short-pass filter</td><td>Thorlabs Inc.</td><td>FB600-40</td><td></td></tr><tr><td>Optisch spectrometer</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>USB2000+UV-VIS</td><td></td></tr><tr><td>Differentiële thermische analyzer</td><td>Rigaku Co., Ltd.</td><td>Thermo plus EVO2</td><td></td></tr><tr><td>Supergeleidende magneet</td><td>Quantum Design Inc.</td><td>PPMS</td><td></td></tr><tr><td>LCR-meter</td><td>Keysight Technologies Ltd.</td><td>E4980A</td><td></td></tr><tr><td>Elektrometer</td><td>Keithley Instruments Inc.</td><td>6517A</td><td></td></tr></tbody></table>

meten van magnetisch-tuned ferroelektrische polarisatie in vloeibare kristallen

Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals

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.

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<sup class=...

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

Materials showing coupling phenomena between magnetism and (ferro)electricity, i.e., magnetoelectric effects, have attracted a great deal of attention due ...

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

measuring-magnetically-tuned-ferroelectric-polarization-liquid

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

We presenteren de synthese van de organische basis ferrimagnet vanadium tetracyanoethyleen (V [TCNE] x, x ~ 2) via lage temperatuur chemical vapor deposition (CVD). Deze geoptimaliseerde recept levert een toename van de Curie temperatuur van 400 K tot 600 K en dan drastisch toegenomen magnetische resonantie eigenschappen.

Chemical Vapor Deposition van een organische Magnet, Vanadium tetracyanoethyleen

Hier presenteren we een protocol om multi-component fasediagrammen te onderzoeken met behulp van extern bestuurde magnetische kralen als vloeistofdragers in een lab-in-buis aanpak. Deze aanpak kan helpen bij toepassingen die meer informatie willen verzamelen over faseovergangen in complexe vloeistofsystemen.

Fase Diagram Analyse Met behulp van Magnetic Beads als vloeibare dragers

Een protocol om modusvergrendeling in een vooraf ingestelde niet-lineaire polarisatiedraaiingsvezellaser te detecteren en te automatiseren wordt gepresenteerd. De detectie van een plotselinge verandering in de uitgangspolarisatietoestand wanneer modusvergrendeling optreedt, wordt gebruikt om de uitlijning van een intra-cavitaire polarisatiecontroller aan te sturen om modusvergrendelingscondities te vinden.

Automatisering van Mode Locking in een lineaire Polarisatie Rotatie Fiber Laser tot Uitvoer Polarisatie Metingen

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

Fabricage procedures voor zeer magnetisch responsieve lanthanide ion chelaat polymolecular assembly's worden gepresenteerd. De magnetische reactie wordt bepaald door de grootte van de vergadering, die is afgestemd door extrusie via nanopore membranen. De assemblages magnetische alignability en temperatuur-geïnduceerde structurele veranderingen worden gecontroleerd door de dubbele breking metingen, een gratis techniek om nucleaire magnetische resonantie en kleine hoek neutronen verstrooiing.

Fabricage Procedures en dubbele breking metingen voor het ontwerpen van magnetisch responsieve Lanthanide Ion chelaat fosfolipide Assemblies

In deze paper presenteren we een protocol toe direct een epitaxiale nog flexibele leiding zirkonium titanate geheugen element op muscoviet mica.

Een fabricage- en meetmethode voor een flexibele ferroelektrische Element op basis van Van Der Waals Heteroepitaxy

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

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

De Photonic bandstructuur maakt het mogelijk om te begrijpen hoe beperkt elektromagnetische modi zich verspreiden in een fotonisch kristal. In fotonische kristallen die magnetische elementen bevatten, gaan dergelijke beperkte en resonerende optische modi gepaard met een verbeterde en gewijzigde Magneto-optische activiteit. We beschrijven een meetprocedure om de Magneto-optische bandstructuur uit te pakken door Fourier-ruimte microscopie.

Spectrale en hoek-opgeloste Magneto-optische karakterisatie van fotonische nanostructuren

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

Hier gepresenteerd is een methode om de birefringence van vacuüm ramen te meten door het maximaliseren van de fluorescentie telt uitgezonden door Doppler gekoeld 25Mg+ ionen in een ionenval. De birefringence van vacuümvensters zal de polarisatietoestanden van de laser veranderen, die kunnen worden gecompenseerd door de azimuthalhoeken van externe golfplaten te veranderen.

In Situ Meting van Vacuüm Venster Birefringence met behulp van 25Mg+ Fluorescentie

Ontdek hoe je magneto-elektrische effecten in vloeibare kristallen meet met een protocol voor ferro-elektrische polarisatie. Deze methode maakt kamertemperatuur-magneto-elektrica mogelijk voor materiaalwetenschap.

Meten van magnetisch-Tuned ferroelektrische polarisatie in vloeibare kristallen

Meer video's verkennen