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

Cholesteric vloeibare kristallen staan bekend om heldere reactie kleuren hebben, en de snelle kleur modulatie is belangrijk voor de ontwikkeling van de volgende generatie van reflecterende displays. Onze methode maakt de snelste kleurmodulatie mogelijk met de laagste werkingsspanning ooit gemeld voor cholesteric vloeibare kristallen. De sleutel is FcD.

Een chirale dopant met redox responsieve spiraalvormige draaikracht. Het aantonen van de procedure zal Shoichi Tokunaga, een postdoc, en Mengyan Zeng, een afgestudeerde student van ons laboratorium. Om te beginnen met de voorbereiding van de cholesteric vloeibare kristal mengsel, plaats 84,6 milligram 5OCB en 5.922 milligram FcD in een 10 milliliter glas flacon.

Los in een aparte flacon 12,9 milligram EMIm-OTf op in 10 milliliter dichloormethaan. Breng 2,1 milliliter van de EMIm-OTf-oplossing over op het vloeibare kristalmengsel en meng de componenten goed door de flacon zachtjes te schudden. Bedek vervolgens de flacon met aluminiumfolie en sla met een naald meerdere gaten in de folie.

Verwarm de oplossing op 80 graden Celsius gedurende een uur om het grootste deel van de DCM te verdampen. Zet de flacon onder vacuüm, en blijven verwarmen voor nog een uur om de resterende DCM te verwijderen om een duidelijke, oranje vloeibare kristal mengsel te verkrijgen. Vervolgens, om te beginnen met de voorbereiding van de ITO glas, snijd een 10 bij 10 millimeter stuk glas patroon met ITO in de gewenste vorm, en een 10 bij 12 millimeter stuk standaard ITO glas.

Plaats beide stukken ITO-glas in de verdunde oppervlakteactieve stoffen zonder ze te laten aanraken. Combineer 60 milliliter van een alkalische oppervlakteactieve oplossing, en 240 milliliter ultra zuiver water in een 500 milliliter glas container. Sonicate de platen in verdunde alkalische oppervlakteactieve voor 30 minuten.

Decanteer vervolgens de oppervlakteactieve stoffen en spoel de platen af met 200 milliliter porties ultrazuiver water. Voer deze spoelprocedure drie keer in totaal uit. Vul de container met 300 milliliter ultra zuiver water.

Soniceer de platen gedurende 20 minuten. En het water decanteren. Was de platen op deze manier drie keer in totaal in ultra zuiver water.

Tot slot, droog de schone platen met een stroom van stikstof gas en bewaar ze in schone, wegwerp petrischaaltjes. Bewaar de gerechten in een schone desiccator. Om te beginnen met de voorbereiding van de cel, sonicate een 0,7 procent door te wegen dispersie van PEDOT in nitromethaan gedurende 60 minuten om ervoor te zorgen dat het polymeer goed is verspreid.

Bevestig vervolgens het schone standaard ITO-glas op een spincoater en verwijder stof van het ITO-gecoate oppervlak met een stikstofkwasptool. Breng voorzichtig 50 microliter vers gesoniceerde PEDOT-dispersie aan op het ITO-oppervlak en draai de plaat gedurende 60 seconden op 1000 RPM. Laat de gecoate plaat daarna een uur in de omgevingslucht zitten.

Bevestig vervolgens de patroon ITO-plaat in een wrijvende machine uitgerust met een rayondoek. Wrijf het ITO-patroonoppervlak grondig onder een stroom stikstofgas. Meng vervolgens in een stofvrije ruimte een druppel optische lijm met een even grote hoeveelheid van 5 micrometer borosilicaat glazen kralen.

Leg de PEDOT gecoate plaat met het gezicht omhoog op de werkruimte. Breng ongeveer 0,2 kubieke millimeter van het lijmmengsel aan op elke hoek van één smalle kant van de plaat. Breng nog twee porties lijm acht millimeter afstand van die kant aan om een rechthoek van acht bij 10 millimeter op de plaat te vormen.

Plaats de patroon ITO plaat naar beneden op de lijm met een rand uitgelijnd met de druppels halverwege langs de PEDOT gecoate plaat, zodat de platen worden gecompenseerd door ongeveer twee millimeter. Druk voorzichtig de hoeken van de cel om een uniforme kloof tussen de platen te bereiken, zoals aangegeven door het verdwijnen van het franjepatroon in de cel. Eradiate de cel met 365 nanometer UV-licht gedurende 20 seconden om de lijm in te stellen.

Verwarm de cel op een hete plaat op 100 graden Celsius gedurende drie uur om de lijm te genezen. Tot slot, verbinden geleide draden uitgerust met aligator clips op de blootgestelde ITO oppervlak op elke plaat door ultrasone sautering. Gebruik isolerende tape om de draden van de glascel vast te stellen aan een microscoop schuif voor een gemakkelijkere behandeling later.

Verwarm het ITO-glas, een kleine spatel en het cholesterische vloeibare kristalmengsel op 80 graden celsius gedurende 10 tot 15 minuten. Breng vervolgens snel een kleine hoeveelheid van het hete cholesteric vloeibare kristalmengsel over naar de kloof tussen de platen met de verwarmde spatel. De cel zal vullen door capillaire actie in ongeveer 60 seconden.

Zodra de cel vol is, verlaag de stadiumtemperatuur tot 37 graden celsius en wacht tot de cel te stabiliseren op die temperatuur. Breng pure kracht aan door voorzichtig op het midden van het vloeibare kristalapparaat te drukken om de helder gereflecteerde kleur te zien. Plaats het apparaat vervolgens bovenop het hete stadium onder een digitale optische microscoop met de patroonzijde van het apparaat dat naar de lens wordt gericht.

Sluit de gecosaseerde en PEDOT gecoate platen aan op respectievelijk de positieve en negatieve terminals van een poteniostat. Configureer de poteniostat om af te wisselen tussen het toepassen van 1,5 volt gedurende vier seconden en 0 volt gedurende acht seconden. Observeer en neem de kleurverandering van het vloeibare kristalapparaat op met de digitale microscoop tijdens het fietsen van de spanning.

Stel vervolgens een UV-visspectrometer in om de doorgifte van 800 tot 300 nanometer te scannen. Zet een kleine aansluiting in het monstercompartiment om het hete podium vast te houden. Plaats het vloeibare kristalapparaat op een hete plaat om warm te blijven en een achtergrondmeting van de lege hete stadium te verkrijgen.

Laad het apparaat vervolgens terug in de hete fase en plaats het in de spectrometer met de gedessineerde zijde naar de balk. Gebruik een donkere doek om gaten tussen de deur van de monsterkamer en de draden te bedekken. Wacht een paar minuten tot het apparaat stabiel is op 37 graden Celsius.

Pas indien nodig de positie van de hete fase aan om de doorgifte te maximaliseren. Vervolgens, het verwerven van een eerste spectrum van overdracht via het apparaat. Breng daarna gedurende vier seconden een 1,5 volt aan op het apparaat en verwerf onmiddellijk een transmissiespectrum.

Wanneer de meting is voltooid, breng u gedurende acht seconden 0 volt aan op het apparaat en verwerft u een ander spectrum. Tot slot, record procent transmissie op 510 nanometer na verloop van tijd tijdens het fietsen van de spanning tussen 1,5 volt gedurende vier seconden en 0 volt gedurende acht seconden vijf keer. De cholesteric vloeibare kristal gedrogeerd met een chirale ferroceen binaphtol complex, verscheen helder blauw en had een reflectie band gecentreerd op 467 nanometer.

Door 1,5 volt toe te passen op een ITO-elektrode in contact met de vloeibare kristaloplossing, verlegde de reflectantieband naar het midden op 485 nanometer. De geoxideerde cholesteric vloeibare kristal verscheen helder cyaan te groen tegen de ongeoxideerde blauwe omgeving. De reflectantieband verschoof terug naar 467 nanometer bij het aanbrengen van 0 volt op de elektrode met een overeenkomstig herstel van de blauwe reflectiekleur.

De overdracht daalde bescheiden met herhaalde cycli wegens stijgende richtlijnische wanorde, maar dit werd hersteld door een pure kracht op het apparaat toe te passen. De kleurverandering van blauw naar cyaan vond plaats in 0,4 seconden, en de terugkeer verandering duurde 2,7 seconden. Afwisselend het toepassen van 1,5 volt gedurende 0,5 seconden, en 0 volt gedurende vijf seconden resulteerde in een knipperende elektrode.

Let bij het starten van de procedure bij het samenstellen van de cel. De kwaliteit van de cel bepaalt de kwaliteit van het weergavebeeld van het apparaat. U het juiste spanningsbereik voor het bedienen van het apparaat identificeren met cyclische voltammetrie.

Röntgenfoto's voor de elektronenspectroscopie kunnen bevestigen dat het ontstaan van het geoxideerde deel in het vloeibare kristallijne materiaal. Door de chemische structuur van de redox responsieve chirol dopant en andere componenten nauwkeurig af te stemmen, kunnen we nieuwe soorten reflecterende displays ontwikkelen, zoals full color e-paper. Verder onderzoek van het mechanisme van onze chirol dopant, kan verdiepen van de fundamentele wetenschap van cholesteric vloeibare kristallen waar het moleculaire mechanisme van chirol inductie is nog onduidelijk.