Name: Hoog contrast en snelle Photorheologische omschakeling van een twist-Bend Nematic Liquid Crystal (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-31T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 24 s
Description: Leer de karakterisering van visco-elastische rek eigenschappen van vloeibare kristallen met fotorheologische materialen. Deze methode maakt real-time meting van reologische eigenschappen onder lichtstimuli mogelijk.

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

Dit werk werd gesteund door het bilaterale gemeenschappelijk onderzoeksproject HAS-JSPS. Financiële steun van subsidies NKFIH PD 121019 en FK 125134 wordt erkend.

1. voorbereiding van gewreven oppervlakken voor het uitlijnen van LC-moleculen planarly
<ol><li>Maak schone glazen ondergronden.<ol>
<li>Snijd glas substraten met behulp van een diamant-gebaseerde glassnijder (tafel van materialen) in kleine vierkante stukken met gemiddelden maten van 1 cm x 1 cm. was ze door sonicatie bij 38 khz of 42 kHz in een alkalisch reinigingsmiddel (tabel met materialen, verdund in water bij een detergens: watervolume ratio van 1:3) en spoelen met gedestilleerd water herhaaldelijk (meestal meer dan 10x met 5 min van sonicatie voor elke spoeling).</li>
		<li>Onderwerp de substraten aan ultraviolet-ozon (UV-O3) Cleaner (tabel met materialen) voor meer dan 10 minuten.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Coat Planar uitlijnings laag op schone glazen ondergronden.<ol>
<li>Druppelt 20 μL 1 mL van een polyimide planaire uitlijnings oplossing (gebruiktetabel met materialen) met een pipet op de gereinigde glazen ondergronden. Onmiddellijk spin-Coat de oplossing, met behulp van een spin coater (tabel van de materialen) bij 3.000 rpm en kamertemperatuur (RT) voor 70 s. Opmerking: de typische dikte van de uitlijnings laag is ongeveer 20 Nm.</li>
		<li>Bak de gecoate glazen substraten bij 80 °C gedurende 60 minuten om het oplosmiddel te verwijderen en bij 180 °C gedurende > 60 minuten voor uitharding. Wrijf de substraten met behulp van een rayon-doek wrijven machine (tabel van de materialen) met de volgende parameters: rotatiesnelheid = 300 rpm, plaat snelheid = 20 mm/s, en indruk = 0,3 mm voor het realiseren van uniaxiale uitlijning van LC-materialen.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. bereiding van LC-cellen
<ol><li>Plaats een glas substraat bedekt met de uitlijnings laag op een ander substraat, met de uitlijnings lagen face-to-face, en zorg ervoor dat ze 80% overlappen om een cel te vormen. Opmerking: de 20% niet-overlappende oppervlakken moeten worden gebruikt voor de introductie van LC-materialen in de cel.</li>
	<li>Plaats 100 μL van een fotorenactieve kleefstof (tabel met materialen) en 0,1 mg micrometer grote glasdeeltjes (diameter = 5 μm) op een schoon glazen substraat en meng ze handmatig met behulp van de punt van een paperclip. Verplaats het gemengde materiaal naar vier hoeken van de cel om de celspleet aan te passen en de cel te verlichten met een lagedruk kwikdamp korte booglamp (Inhoudsopgave) met een golflengte van 365 nm (1,1 W/cm2). Plaats de cel onder de LED-lamp op een afstand van 1 cm gedurende 5 minuten.</li>
	<li>Plaats de cel na de belichting op een hete fase en stel de doeltemperatuur van het werkgebied in om de cel te verwarmen tot een temperatuur boven de isotrope vloeistof (I)-nematic (N) faseovergang (meestal bij 160 °C). Overdracht van het LC-materiaal (1-[4-butoxyazobenzeen-4'-yloxy]-6-[4-cyanobifenyl-4 ' yl] hexaan; CB6OABOBu; 0,2 − 10,0 μL) op één open oppervlak van de cel en duw de materialen naar de celingang met behulp van een microspatel om contact te verkrijgen tussen het LC-materiaal en de ingang van de cel. Wacht tot de LC-materialen door capillaire kracht in de cel worden ingevuld. Opmerking: CB6OABOBu heeft een fase sequentie: Cry 100,3 °C TB 105,2 °C N 151,7 °C I op verwarming en I 151,4 °C N 104,5 °C TB 83 °C huilen op koeling. Introduceer CB6OABOBu niet in de fase N fase of TB, omdat doorstroming geïnduceerde uitlijning wordt bevorderd.</li>
</ol>3. textuur karakteriseren door polariserende optische microscopie
<ol><li>Houd rekening met de LC-cellen die op het hete podium worden geplaatst om de monstertemperatuur (40 − 180 °C) te regelen met een nauwkeurigheid van ± 0,1 K onder een polariserende lichtmicroscoop (POM, tafel van materialen) met 4x − 100x objectieve lenzen. Neem texturen op met een digitale kleurencamera opeenvolgend tijdens koeling en verwarming.</li>
	<li>Gebruik een UV epi-illuminator (tabel met materialen) die op de pom is uitgerust met een golflengte van 365 nm (50 MW/cm2).</li>
</ol>4. fotomorheologische metingen
<ol><li>Voorbereiding van reologische metingen.<ol>
<li>Vóór het plaatsen van een monster op het podium van de reometer (tabel van de materialen), uitvoeren geometrie traagheids kalibratie en Zero gap kalibratie bestuurd door een software volgens de instructies van de fabrikant om de nauwkeurigheid van de Rheologische studie te garanderen . Weeg 250 mg CB6OABOBu poeder monster en laad het op de basis kwarts plaat van de reometer. Opmerking: voor de huidige studie wordt een plaat met een diameter van 50 mm gebruikt.</li>
		<li>Stel de temperatuur van de bemonsterings kamer in op een waarde boven het I-N fase overgangs punt (> 160 °C). Stel een Gap-waarde in voor het naderen van de meet plaat naar de basis kwarts plaat naar sandwich het monster (typische gap-waarde gebruikt = 20 μm). Trim overtollige steekproef (bijvoorbeeld door het gebruik van papieren doekjes) die zich buiten de kloof bevindt wanneer de meet plaat stopt bij de trim positie, die 25 μm boven de beoogde kloof ligt. Opmerking: laat geen overtollige hoeveelheid CB6OABOBu toe aan de monsterkamer, omdat dit de metingen onnauwkeurig maakt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Reologische metingen uitvoeren.<ol>
<li>Bestralings UV-licht bij 365 nm (1 − 100 mW/cm2), meet fotororheologisch schakelen van CB6OABOBu met behulp van de hogedruk kwikdamp korte booglamp. Opmerking: het licht wordt door de basis kwarts plaat onder de monster container geleid.</li>
		<li>Metingen uitvoeren in 1) oscillerende modus voor het extraheren van dynamische herstelinformatie van het materiaal en 2) stabiele rotatie modus voor het verkrijgen van effectieve rotatie viscositeit. Voor metingen in rotatie modus past u een constante shear stress van 13 pa toe op het monster om ervoor te zorgen dat de meting wordt uitgevoerd in het Newtonian regime. Opmerking: de selectie van de modi wordt uitgevoerd door een software volgens de instructies van de fabrikant.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. foto-differentiële scanning calorimetrie
<ol><li>Weeg 10 mg CB6OABOBu poeder monster en laad het in een gouden differentiële scanning calorimetrie (DSC) pan. Verwarm het monster tot 170 °C in de isotrope fase en zorg ervoor dat er geen inhomogene monster verdeling in de DSC-pan is, zoals waargenomen door het blote oog. Dek de DSC-pan af met een kwarts plaat.</li>
	<li>Foto-DSC-metingen uitvoeren volgens de instructies van de fabrikant (tabel met materialen). DSC-gegevens meten bij een scan van 10 °C/min. Opmerking: de Photo-DSC-machine is uitgerust met een UV-lichtintensiteit van 50 mW/cm2.</li>
</ol>6. röntgendiffractie karakteriseren
<ol><li>Verwarm het poeder CB6OABOBu monster met behulp van het hete podium bij 170 °C en zuig het monster op in een XRD capillair (diameter = 0,5 mm) door capillaire kracht.</li>
	<li>Bevestig het capillair aan een monsterhouder uitgerust met een temperatuurregelaar. Stel de kamertemperatuur in (60 °C, 70 °C, 80 °C, 90 °C, 100 °C, 110 °C, 120 °C, 130 °C, 140 °C, 150 °C, 160 °C en 170 °C voor elke X-Ray diffractie meting).</li>
	<li>Bestraleren het monster met röntgenstraling en Detecteer de verstrooide röntgenstralen door een detector zonder UV-bestraling en onder een UV-lichtintensiteit van 10 MW/cm2 gedurende 1 minuut en 10 min. NB: de huidige studie werd uitgevoerd in RIKEN beamline BL45XU. De lichtbron was de SPring-8 standaard in-vacuüm-undulator. Een vloeibare stikstof-gekoelde si dubbel kristal Monochromator werd gebruikt om de bundel monochromatiseren. De golflengte was 1 Å.</li>
</ol>

<ol><li>Grindy, S. C., Holten-Andersen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-inspired+metal-coordinate+hydrogels+with+programmable+viscoelastic+material+functions+controlled+by+longwave+UV+light%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Bio-inspired metal-coordinate hydrogels with programmable viscoelastic material functions controlled by longwave UV light.</a> Soft Matter. 13, 4057-4065 (2017).</li>
<li>Rosales, A. M., Mabry, K. M., Nehls, E. M., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoresponsive+elastic+properties+of+azobenzene-containing+poly%28ethylene-glycol%29-based+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Photoresponsive elastic properties of azobenzene-containing poly(ethylene-glycol)-based hydrogels.</a> Biomacromolecules. 16, 798-806 (2015).</li>
<li>Chang, D., Yan, W., Yang, Y., Wang, Q., Zou, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+light-controllable+intelligent+gel+based+on+simple+spiropyran-doped+with+biocompatible+lecithin%5BTitle%5D)+AND+%22Dyes+and+Pigments%22%5BJournal%5D)">Reversible light-controllable intelligent gel based on simple spiropyran-doped with biocompatible lecithin.</a> Dyes and Pigments. 134, 186-189 (2015).</li>
<li>Irie, M., Hirano, Y., Hashimoto, S., Hayashi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoresponsive+Polymers.+2.+Reversible+Solution+Viscosity+Change+of+Polymamides+Having+Azobenzene+Residues+in+the+Main+Chain%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Photoresponsive Polymers. 2. Reversible Solution Viscosity Change of Polymamides Having Azobenzene Residues in the Main Chain.</a> Macromolecules. 14, 262-267 (1981).</li>
<li>Ito, S., Akiyama, H., Sekizawa, R., Mori, M., Yoshida, M., Kihara, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-Induced+Reworkable+Adhesives+Based+on+ABA-type+Triblock+Copolymers+with+Azopolymer+Termini%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Light-Induced Reworkable Adhesives Based on ABA-type Triblock Copolymers with Azopolymer Termini.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 10, 32649-32658 (2018).</li>
<li>Yamamoto, T., Norikane, Y., Akiyama, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochemical+liquefaction+and+softening+in+molecular+materials%2C+polymers%2C+and+related+compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Journal%22%5BJournal%5D)">Photochemical liquefaction and softening in molecular materials, polymers, and related compounds.</a> Polymer Journal. 50, 551-562 (2018).</li>
<li>Petr, M., Helgeson, M. E., Soulages, J., McKinley, G. H., Hammond, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+Viscoelastic+Switching+of+an+Ambient+Temperature+Range+Photoresponsive+Azobenzene+Side-chain+Liquid+Crystal+Polymer%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Rapid Viscoelastic Switching of an Ambient Temperature Range Photoresponsive Azobenzene Side-chain Liquid Crystal Polymer.</a> Polymer. 54, 2850-2856 (2013).</li>
<li>Han, G. G. D., Li, H., Grossman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+controlled+long-term+storage+and+release+of+thermal+energy+in+phase-change+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Optically controlled long-term storage and release of thermal energy in phase-change materials.</a> Nature Communications. 8, 1-10 (2017).</li>
<li>Akiyama, H., Yoshida, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochemically+Reversible+Liquefaction+and+Solidification+of+Single+Compounds+Based+on+a+Sugar+Alcohol+Scaffold+with+Multi+Azo-Arms%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">Photochemically Reversible Liquefaction and Solidification of Single Compounds Based on a Sugar Alcohol Scaffold with Multi Azo-Arms.</a> Advanced Materials. 24, 2353-2356 (2012).</li>
<li>Akiyama, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photochemically+reversible+liquefaction+and+solidification+of+multiazobenzene+sugar-alcohol+derivatives+and+application+to+reworkable+adhesives%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Applied+Materials+and+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Photochemically reversible liquefaction and solidification of multiazobenzene sugar-alcohol derivatives and application to reworkable adhesives.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6, 7933-7941 (2014).</li>
<li>Akiyama, H., Fukata, T., Yamashita, A., Yoshida, M., Kihara, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reworkable+adhesives+composed+of+photoresponsive+azobenzene+polymer+for+glass+substrates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Adhesion%22%5BJournal%5D)">Reworkable adhesives composed of photoresponsive azobenzene polymer for glass substrates.</a> Journal of Adhesion. 93, 823-830 (2017).</li>
<li>Norikane, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinduced+Crystal-to-Liquid+Phase+Transitions+of+Azobenzene+Derivatives+and+Their+Application+in+Photolithography+Processes+through+a+Solid-Liquid+Patterning%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+Letters%22%5BJournal%5D)">Photoinduced Crystal-to-Liquid Phase Transitions of Azobenzene Derivatives and Their Application in Photolithography Processes through a Solid-Liquid Patterning.</a> Organic Letters. 16, 5012-5015 (2014).</li>
<li>Kim, D. Y., Lee, S. A., Kim, H., Kim, S. M., Kim, N., Jeong, K. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+azobenzene-based+photochromic+liquid+crystalline+amphiphile+for+a+remote-controllable+light+shutter%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">An azobenzene-based photochromic liquid crystalline amphiphile for a remote-controllable light shutter.</a> Chemical Communications. 51, 11080(2015).</li>
<li>Saito, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-melt+adhesive+based+on+dynamic+carbon+frameworks+in+a+columnar+liquid-crystal+phase%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Light-melt adhesive based on dynamic carbon frameworks in a columnar liquid-crystal phase.</a> Nature Communications. 7, 1-7 (2016).</li>
<li>Peng, S., Guo, Q., Hughes, T. C., Hartley, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+Photorheological+Lyotropic+Liquid+Crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Reversible Photorheological Lyotropic Liquid Crystals.</a> Langmuir. 30, 866-872 (2014).</li>
<li>Ito, S., Yamashita, A., Akiyama, H., Kihara, H., Yoshida, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Azobenzene-Based+%28Meth%29acrylates%3A+Controlled+Radical+Polymerization%2C+Photoresponsive+Solid%E2%80%93Liquid+Phase+Transition+Behavior%2C+and+Application+to+Reworkable+Adhesives%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Azobenzene-Based (Meth)acrylates: Controlled Radical Polymerization, Photoresponsive Solid–Liquid Phase Transition Behavior, and Application to Reworkable Adhesives.</a> Macromolecules. 51, 3243-3253 (2018).</li>
<li>Yue, Y., Norikane, Y., Azumi, R., Koyama, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-induced+mechanical+response+in+crosslinked+liquid-crystalline+polymers+with+photoswitchable+glass+transition+temperatures%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Light-induced mechanical response in crosslinked liquid-crystalline polymers with photoswitchable glass transition temperatures.</a> Nature Communications. 9, 1-8 (2018).</li>
<li>Lee, H. Y., Diehn, K. K., Sun, K., Chen, T., Raghavan, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversible+Photorheological+Fluids+Based+on+Spiropyran-Doped+Reverse+Micelles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">Reversible Photorheological Fluids Based on Spiropyran-Doped Reverse Micelles.</a> Journal of the American Chemical Society. 133, 8461-8463 (2011).</li>
<li>Su, X., Cunningham, M. F., Jessop, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Switchable+viscosity+triggered+by+CO2+using+smart+worm-like+micelles%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Switchable viscosity triggered by CO2 using smart worm-like micelles.</a> Chemical Communications. 49, 2655-2657 (2013).</li>
<li>Cho, M. Y., Kim, J. S., Choi, H. J., Choi, S. B., Kim, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultraviolet+light-responsive+photorheological+fluids%3A+as+a+new+class+of+smart+fluids%5BTitle%5D)+AND+%22Smart+Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">Ultraviolet light-responsive photorheological fluids: as a new class of smart fluids.</a> Smart Materials and Structures. 26, 1-8 (2017).</li>
<li>Oh, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+route+to+fluids+with+photo-switchable+viscosities+based+on+a+reversible+transition+between+vesicles+and+wormlike+micelles%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">A simple route to fluids with photo-switchable viscosities based on a reversible transition between vesicles and wormlike micelles.</a> Soft Matter. 9, 5025-5033 (2013).</li>
<li>Akamatsu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoinduced+viscosity+control+of+lecithin-based+reverse+wormlike+micellar+systems+using+azobenzene+derivatives%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Photoinduced viscosity control of lecithin-based reverse wormlike micellar systems using azobenzene derivatives.</a> RSC Advances. 8, 23742-23747 (2018).</li>
<li>Song, B., Hu, Y., Zhao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+single-component+photo-responsive+fluid+based+on+a+gemini+surfactant+with+an+azobenzene+spacer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Colloid+and+Interface+Science%22%5BJournal%5D)">A single-component photo-responsive fluid based on a gemini surfactant with an azobenzene spacer.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 333, 820-822 (2009).</li>
<li>Borshch, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nematic+twist-bend+phase+with+nanoscale+modulation+of+molecular+orientation%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Nematic twist-bend phase with nanoscale modulation of molecular orientation.</a> Nature Communications. 4, 2635-2643 (2013).</li>
<li>Panov, V. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+Periodic+Deformations+in+Nonchiral+Planar-Aligned+Bimesogens+with+a+Nematic-Nematic+Transition+and+a+Negative+Elastic+Constant%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Spontaneous Periodic Deformations in Nonchiral Planar-Aligned Bimesogens with a Nematic-Nematic Transition and a Negative Elastic Constant.</a> Physical Review Letters. 105, 1-4 (2010).</li>
<li>Aya, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast-and-Giant+Photorheological+Effect+in+a+Liquid+Crystal+Dimer%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Fast-and-Giant Photorheological Effect in a Liquid Crystal Dimer.</a> Advanced Materials Interfaces. 6, 1-7 (2019).</li>
<li>Ishiba, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoliquefiable+ionic+crystals%3A+A+phase+crossover+approach+for+photon+energy+storage+materials+with+functional+multiplicity%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Photoliquefiable ionic crystals: A phase crossover approach for photon energy storage materials with functional multiplicity.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54, 1532-1536 (2015).</li>
<li>Zhou, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoswitching+of+glass+transition+temperatures+of+azobenzene-containing+polymers+induces+reversible+solid-to-liquid+transitions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Photoswitching of glass transition temperatures of azobenzene-containing polymers induces reversible solid-to-liquid transitions.</a> Nature Chemistry. 9, 145-151 (2017).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Zoals onthuld in Figuur 1, is CB6OABOBu een foto-responsief materiaal met I-, N-, TB-en Cry-fase sequenties bij koeling. Aangezien de lokale ordening van deze fasen aanzienlijk verschilt, wordt verwacht dat de door foto gestuurde omschakeling van Rheologische eigenschappen een goed Viscoelastisch contrast vertoont. Om dit te kwantificen onderzoeken werden foto-reologie metingen uitgevoerd.
Ten eerste beschouwen we de in het donker gemeten Rheologische gegevens (<s...

Slimme mechanische materialen met de mogelijkheid om hun visco-elastische eigenschappen te veranderen in reactie op omgevings variatie hebben enorme belangstelling bij onderzoekers gegenereerd. De Schakel baarheid wordt beschouwd als de belangrijkste materiële factor, die de robuustheid van repetitieve mechanische respons in levende organismen biedt. Tot op heden zijn kunstmatig schakelbare materialen met veelzijdige functies ontworpen door gebruik te maken van zachte stof (d.w.z. fotomoresponsieve hydrogels1,2,3, polymeren4,5, 6,7,8,9,10,11, vloeibare kristallen [LCs]9,10,11, 12,13,14,15,16,17, pH-responsief micellen18,19,20 ,21,22en oppervlakteactieve stoffen23). Echter, deze materialen lijden aan meer dan een van de volgende problemen: gebrek aan omkeerbaarheid, lage Schakel contrastverhouding van visco-elasticiteit, lage adaptiviteit, en langzame Schakelsnelheid. In conventionele materialen bestaat er een afweging tussen de contrastverhouding van de viscoelasticiteit en de Schakelsnelheid; het ontwerpen van materialen die al deze criteria met hoge prestaties bestrijken, is dus een uitdaging. Om materialen te realiseren met de bovengenoemde omnicapability, is het essentieel om moleculen te selecteren of te ontwerpen die emergente aard van beide hoge vloeibaarheid (visceuze eigenschap) en stijfheid (elastische eigenschap) dragen.
Vloeibare kristallen zijn ideale systemen met een potentieel groot aantal vloeibare kristallijne en vaste fasen die kunnen worden afgesteld door moleculair ontwerp. Dit zorgt voor zelf-geassembleerde constructies met verschillende lengte schalen in bepaalde LC-fasen. Terwijl hoge-symmetrie nematic LCs (Nlc's) een lage viscositeit en elasticiteit vertonen vanwege de ruimtelijke volgorde van de korte afstand, vertonen lage-symmetrie kolommen of smectische LCs een hoge viscositeit en elasticiteit als gevolg van een-en tweedimensionaal lang bereik periodiciteiten. Verwacht wordt dat als LC-materialen kunnen worden geschakeld tussen twee fasen met grote verschillen in hun visco-elastische eigenschappen, dan een visco-elastisch slim materiaal met hoge prestaties kan worden bereikt. Een paar voorbeelden zijn gemeld9,10,11,12,13,14,15.
Dit artikel demonstreert de voorbereiding van een photorheologisch LC-materiaal met een fase sequentie van isotrope (I)-nematic (N)-twist-Bend nematic (TB)24-Crystal (Cry) bij koeling (en omgekeerd bij verwarmen), die snel en omkeerbaar vertoont Viscoelastisch schakelen als reactie op licht. Gepresenteerd hier zijn de methoden voor het meten van viscoelasticiteit en een illustratie van de microscopische structuur-viscoelasticiteit relatie. Details worden beschreven in de secties representatieve resultaten en discussie.

<table><tbody><tr><td>21-401-10</td><td>AS ONE</td><td></td><td>Microspatula</td></tr><tr><td>AL1254</td><td>JSR</td><td></td><td>Planair aflijningsmiddel voor vloeibare kristallen</td></tr><tr><td>BX53P</td><td>Olympus</td><td></td><td>Polarisatiemicroscoop met transmissie/epi-verlichtingseenheden</td></tr><tr><td>Discovery DSC 25P</td><td>TI instruments</td><td></td><td>Foto-DSC apparatuur</td></tr><tr><td>Glass cutter PRO-1A</td><td>Sankyo</td><td></td><td>Een diamant-gebaseerde glasnijder</td></tr><tr><td>HS82</td><td>Mettler Toledo</td><td></td><td>hot stage</td></tr><tr><td>MCR502</td><td>Anton Paar</td><td></td><td>Een commerciële reometer</td></tr><tr><td>MRJ-100S</td><td>EHC</td><td></td><td>Wrijfmachine</td></tr><tr><td>Norland Optical Adhesive 65, 81</td><td>Norland Products</td><td></td><td>Fotoreactieve kleefstoffen</td></tr><tr><td>OmniCure S2000</td><td>Excelitas Technologies</td><td></td><td>Een commerciële hogedruk kwikdamp korte booglamp. Maximum 70 mW/cm^2.</td></tr><tr><td>PILATUS 6M</td><td>Dectris</td><td></td><td>Hybride foton tellerdetector voor detectie van röntgendiffractie</td></tr><tr><td>S1126</td><td>Matsunami Glass</td><td></td><td>Glassubstraat</td></tr><tr><td>SC-158H</td><td>EHC</td><td></td><td>Spin coater</td></tr><tr><td>SCAT-20X</td><td>DKS</td><td></td><td>Alkaline detergent</td></tr><tr><td>SLUV-4</td><td>AS ONE</td><td></td><td>Kwikdamp korte booglamp met lage druk</td></tr><tr><td>UV-208</td><td>Technovision</td><td></td><td>Ultraviolet-ozon (UV-O3) reiniger</td></tr></tbody></table>

hoog contrast en snelle photorheologische omschakeling van een twist-bend nematic liquid crystal

High-Contrast and Fast Photorheological Switching of a Twist-Bend Nematic Liquid Crystal

Slimme viscoelastische materialen die reageren op specifieke stimuli zijn een van de aantrekkelijkste klassen van materialen die belangrijk zijn voor toekomstige technologieën, zoals on-demand schakelbare adhesie technologieën, actuatoren, moleculaire koppelingen en nano-/microscopische massa Vervoerders. Onlangs bleek dat door middel van een speciale vaste-vloeistof overgang, Rheologische eigenschappen significante veranderingen kunnen vertonen, waardoor geschikte slimme viscoelastische materialen worden geboden. Echter, het ontwerpen van materialen met een dergelijke eigenschap is complex, en vooruit en achteruit schakeltijden zijn meestal lang. Daarom is het belangrijk om nieuwe werk mechanismen te verkennen om vaste-vloeistof overgangen te realiseren, de schakeltijd te verkorten en het contrast van Rheologische eigenschappen tijdens het schakelen te verbeteren. Hier wordt een licht-geïnduceerde kristal-vloeistoffase overgang waargenomen, die wordt gekenmerkt door middel van polariserende Lichtmicroscopie (POM), photorheometrie, foto-differentiaal Scanning calorimetrische (Photo-DSC) en röntgendiffractie (XRD). De licht-geïnduceerde kristal-vloeistoffase transitie presenteert belangrijke kenmerken zoals (1) snel schakelen van kristal-vloeistof fasen voor zowel voorwaartse als achterwaartse reacties en (2) een hoge contrastverhouding van viscoelasticiteit. In de karakterisering is POM voordelig bij het aanbieden van informatie over de ruimtelijke verdeling van LC-molecuul oriëntaties, het bepalen van het type vloeibare kristallijne fasen in het materiaal en het bestuderen van de oriëntatie van LCs. Photorheometrie maakt het mogelijk om de Rheologische eigenschappen van een materiaal onder lichte stimuli te meten en kan de fotomorheologische Schakel eigenschappen van materialen onthullen. Photo-DSC is een techniek om thermodynamische informatie van materialen in duisternis en onder licht bestraling te onderzoeken. Ten slotte maakt XRD het bestuderen van microscopische structuren van materialen mogelijk. Het doel van dit artikel is om duidelijk te presenteren hoe de besproken eigenschappen van een foto orheologisch materiaal voor te bereiden en te meten.

POM beelden, photorheometrische gegevens, Photo-DSC-gegevens en XRD-intensiteits profielen werden verzameld in de duisternis tijdens temperatuurschommelingen en tijdens het glimmende UV-licht. Figuur 1a, b vertegenwoordigt de structuur van CB6OABOBu, met de fasevolgorde en mogelijke CONFORMATIES geoptimaliseerd door de mm2 ForceField in het modellerings programma (bijv. ChemBio3D).
Wanneer CB6OABOBu in de trans-staat, twee energie-plausibele confo...

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

Smart viscoelastic materials that respond to specific stimuli are one of the most attractive classes of materials important to future technologies, such ...

Dit protocol legt uit hoe de visco-elastische stretching eigenschappen van vloeibare kristallen te karakteriseren, en het helpt om belangrijke vragen over hoe nieuwe fotorheologische materialen te ontwikkelen te beantwoorden. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat de rheologische eigenschappen en relevante structurele eigenschappen in realtime kunnen worden gemeten onder lichtstimuli, waardoor het fotorheologisch schakelgedrag kan worden opgenomen. Gebruik voor het begin van de procedure een glassnijder op basis van diamanten om glazen substraten met gemiddelde afmetingen van één voor één centimeter te snijden en de stukken te wassen op 38 of 42 kilohertz in een alkalisch wasmiddel.Spoel vervolgens de substraten af met 10 vijf minuten wasbeurten met sonicatie in vers gedestilleerd water per wasbeurt en onderwerp de substraten gedurende ten minste 10 minuten aan UV-ozon. Om een vlakke uitlijning laag toe te voegen, gebruik een pipet om een milliliter van een polyamide vlakke uitlijning oplossing in 20-microliter druppels op elk gereinigd glas substraat af te geven. Gebruik onmiddellijk een spin coater om een dikke uitlijnlaag van ongeveer 20 nanometer op de substraten te laten draaien.Aan het einde van de spin, bak de gecoate glazen substraten op 80 graden Celsius gedurende 60 minuten om het oplosmiddel te verwijderen, gevolgd door het uitharden gedurende ten minste 60 minuten bij 180 graden Celsius. Gebruik vervolgens een rayon doek wrijven machine om de substraten wrijven op de juiste parameters. Voeg 100 microliter van een fotoreactieve lijm en 0,1 milligram glazen deeltjes met een diameter van vijf micrometer toe aan een nieuw glassubstraat en gebruik de punt van een paperclip om de materialen te mengen.Breng het gemengde materiaal over naar vier hoeken van de glazen substraatcel om de celspleet aan te passen en gebruik een korte booglamp met lage druk kwikdamp of een UV die de cel verlichtte met een golflengte van 365 nanometer. Na de verlichting plaatst u de cel op een heet podium en stelt u de doeltemperatuur van het podium in om de cel te verwarmen tot een temperatuur boven de isotropische vloeibare nematische faseovergang. Breng aan het einde van de faseovergang het volledige 0,2 naar 10-microliter vloeibaar kristalmateriaal over op één open oppervlak van de cel.Gebruik een microspatula om de materialen naar de celingang te duwen om contact te krijgen tussen het vloeibare kristalmateriaal en de ingang van de cel. Wacht dan tot het vloeibare kristalmateriaal de cel met capillaire kracht invult. Voor textuurkarakterisering van de vloeibare kristalcellen plaatst u de monsters op het hete stadium om de monstertemperatuur te regelen met een plus- of min 0,1 kelvinnauwkeurigheid onder een polariserende lichtmicroscoop.Gebruik een digitale kleurencamera en een UV-epi-verlichting om de texturen sequentieel vast te leggen tijdens het koelen en verwarmen met en zonder UV-bestraling. Voor reologische meting van de monsters voert u eerst geometrie-traagheid en zero gap-kalibraties uit in de software volgens de instructies van de fabrikant. Weeg vervolgens 250 milligram van het CB6OABOBu-monster in poedervorm af.Laad vervolgens het monster op de basis kwartsplaat van de rheometer en stel de temperatuur van de monsterkamer in op een waarde boven het isotropisch-nematic faseovergangspunt. Stel vervolgens een tussenwaarde in voor het benaderen van de meetplaat op de basiskwartsplaat om het monster te sandwichen. Gebruik papieren lab doekjes om overtollig monster dat zich buiten de kloof wanneer de meetplaat stopt bij de trimpositie trim.Om de meting uit te voeren, bestraalt u het monster op 365 nanometer en meet het de fotorheologische schakeling van CB6OABOBu met behulp van de korte booglamp met hoge druk kwikdamp. In de nematische fase wordt een uniaxiale uitlijning van de moleculen gerealiseerd. Bij het verlagen van de temperatuur naar de twist-bocht in het donker, een gestreept patroon vormen, waarin de strepen parallel lopen aan de wrijven richting van de vloeibare kristalcel.Verdere daling van de temperatuur leidt tot kristallisatie. Bestraling met UV-licht verandert de conformatie van een trans naar een cis-toestand, wat resulteert in fasevariatie en dus textuurvariatie, waarbij het UV-licht de gestreepte textuur transformeert naar de uniaxiale uitgelijnde toestand van de nematische fase wanneer het begint met de twist-bochtfase. Het uitschakelen van het UV-licht stelt de moleculen in staat om te ontspannen en de transtoestand opnieuw in te voeren, wat resulteert in reformatie van de gestreepte textuur van de twist-bend fase.Meting van de effectieve viscositeit van de CB6OABOBu onder verschillende omstandigheden onthult de temperatuurafhankelijkheid van de effectieve schuifviscositeit. Hier kan de afhankelijkheid van de schuifspanning van de efficiënte schuifviscositeit bij verschillende temperaturen tijdens de eerste en tweede looppas worden waargenomen. In deze grafiek wordt de variatie tussen de effectieve afschuifviscositeit die wordt veroorzaakt door UV-bestraling bij verschillende temperaturen weergegeven.Deze grafieken illustreren de schakelcurven van de effectieve schuinviscositeit in een logschaal bij twee verschillende temperaturen. Om betrouwbare gegevens te verkrijgen, is het van cruciaal belang om de rheometer vlak voor het verkrijgen van metingen te kalibreren. Een idee voor toekomstige studies over lichtgevoelige dimers is het controleren van een breedband diëlektrische spectra die inzicht zou kunnen geven in de moleculaire dynamiek op de verschillende fasen en verlichting voorwaarden.

high-contrast-fast-photorheological-switching-twist-bend-nematic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Een nieuwe methodologie wordt aan synthetiseren en programma hoofdketen vloeibaar-kristallijne elastomeren met in de handel verkrijgbaar uitgangsmonomeren. Een uitgebreide lijst van thermomechanische eigenschappen werd aangepast door de hoeveelheid van crosslinker, terwijl de bediening prestatie was afhankelijk van de hoeveelheid aangebrachte spanning tijdens het programmeren.

Synthese programmeerbare hoofdketen Vloeibaar-kristallijne Elastomers Met een tweetraps thiol-acrylaat Reaction

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

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

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

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

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

Ongerichte metabolomics biedt een hypothese genererende momentopname van een metabool profiel. Dit protocol zal de extractie en analyse van metabolieten uit cellen, serum of weefsel tonen. Een reeks van metabolieten worden onderzocht met behulp van vloeistof-vloeistof fase-extractie, microflow UltraPerformance vloeistofchromatografie / hoge-resolutie massaspectrometrie (UPLC-HRMS) gekoppeld aan differentiële analyse software.

Ongerichte Metabolomics uit biologische grondstoffen gebruiken UltraPerformance Liquid Chromatography-hoge resolutie massaspectrometrie (UPLC-HRMS)

De bacteriële celwand bestaat uit peptidoglycan, een macromoleculair netwerk van suikerstrengen gekruist door peptiden. Ultra Performance Liquid Chromatography biedt een hoge resolutie en doorvoer voor nieuwe ontdekkingen van peptidoglycan samenstelling. We presenteren een procedure voor de isolatie van celwanden (sacculi) en hun daaropvolgende voorbereiding voor analyse via UPLC.

Isolatie en bereiding van bacteriële celwanden voor compositorische analyse door Ultra Performance Liquid Chromatography

Leer de karakterisering van visco-elastische rek eigenschappen van vloeibare kristallen met fotorheologische materialen. Deze methode maakt real-time meting van reologische eigenschappen onder lichtstimuli mogelijk.

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

Meer video's verkennen