Przedstawiono protokół produkcji odblaskowego cholesterycznego, ciekłokrystalicznego urządzenia wyświetlającego, zawierającego chiralną domieszkę reagującą na redoks, umożliwiającą szybką i niskonapięciową pracę.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Elektrochemiczne cholesteryczne urządzenie ciekłokrystaliczne do szybkiej i niskonapięciowej modulacji koloru
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Demonstrujemy metodę wytwarzania prototypu odblaskowego wyświetlacza, który zawiera cholesteryczny ciekły kryształ (LC) jako aktywny komponent. Cholesteryczny LC składa się z nematycznego LC 4'-pentyloksy-4-cyjanobifenylu (5OCB), chiralnej domieszki reagującej na redoks (FcD) i podtrzymującego elektrolitu 1-etylo-3-metyloimidazolium trifluorometanosulfonianu (EMIm-OTf). Najważniejszym składnikiem jest FcD. Cząsteczka ta zmienia swoją wartość siły skręcania spiralnego (HTP) w odpowiedzi na reakcje redoks. Dlatego elektrochemiczne reakcje redoks in situ w mieszaninie LC pozwalają urządzeniu na zmianę koloru odbicia w odpowiedzi na bodźce elektryczne. Mieszaninę LC wprowadzono, poprzez działanie kapilarne, do szklanej celi ITO typu sandwich, składającej się z dwóch szkiełek z wzorzystymi elektrodami z tlenku indu i cyny (ITO), z których jedna była pokryta poli(3,4-etylenodioksytiofenem)-ko-poli(glikolem etylenowo-glikolowym) domieszkowanym nadchloranem (PEDOT+). Po przyłożeniu +1,5 V kolor odbicia urządzenia zmienił się z niebieskiego (467 nm) na zielony (485 nm) w ciągu 0,4 s. Późniejsze zastosowanie napięcia 0 V sprawiło, że urządzenie odzyskało pierwotny niebieski kolor w ciągu 2,7 s. Urządzenie to charakteryzuje się najszybszą reakcją elektryczną i najniższym napięciem roboczym spośród wszystkich wcześniej zgłoszonych cholesterycznych urządzeń LC. Urządzenie to może utorować drogę do opracowania wyświetlaczy odblaskowych nowej generacji o niskim zużyciu energii.
Wprowadzenie
Cholesteric liquid crystals (LCs) są znane z tego, że wykazują jasne kolory odbicia ze względu na ich wewnętrzne spiralne układy molekularne1,2,3,4. Długość fali odbicia λ jest określana przez skok P i średni współczynnik załamania światła n LC (λ = nP). Takie LC mogą być generowane przez domieszkowanie związków chiralnych (domieszek chiralnych) do nematycznych LC, a ich skok spiralny jest zdefiniowany równaniem P = 1/βMC, gdzie βM to spiralna siła skręcania....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Przygotowanie mieszaniny cholesterycznej LC
- Dodaj 84,6 mg 5OCB i 5,922 mg FcD19 (3,1 mol% do 5OCB) do czystej szklanej fiolki o pojemności 10 ml.
- Dodać 12,9 mg EMIm-OTf i 10 ml dichlorometanu (CH2Cl2) do nowej, czystej szklanej fiolki o pojemności 10 ml i dobrze wymieszać. Przenieść 2,1 ml roztworu EMIm-OTf do szklanej fiolki zawierającej 5OCB i FcD. Delikatnie wstrząsnąć fiolką, aby wszystkie składniki dobrze się wymieszały.
- Przykryj szklaną fiolkę folią aluminiową i wykonaj kilka otworów u góry.
- Podgrzać....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Wykonano zdjęcia, zarejestrowano widma transmitancji oraz profile zmian transmitancji w czasie przy 510 nm dla urządzenia LC zawierającego cholesteryczny LC domieszkowany FcD (3,1 mol%) w obecności EMIm-OTf (3,0 mol%) podczas cykli przyłożenia napięcia od 0 do +1,5 V w temperaturze 37 °C.
Mieszanina LC zawierająca FcD (3,1.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Po przyłożeniu +1,5 V do górnej elektrody ITO (rysunek 1C), FcD ulega reakcji utleniania w celu wytworzenia FcD+. Ponieważ spiralna zdolność skręcania FcD+ (101 μm-1, rysunek 1B) jest niższa niż
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Nie mamy nic do ujawnienia.
Podziękowania
Dziękujemy Dr. Keisuke Tajima z RIKEN Center for Emergent Matter Science za cenne dyskusje. Część tych prac została przeprowadzona na Platformie Nanotechnologii Zaawansowanej Charakterystyki Uniwersytetu Tokijskiego, wspieranej przez Ministerstwo Edukacji, Kultury, Sportu, Nauki i Technologii (MEXT) w Japonii. Praca ta została wsparta finansowo przez JSPS Grant-in-Aid for Scientific Research (S) (18H05260) na temat "Innowacyjnych materiałów funkcjonalnych opartych na wieloskalowych międzyfazowych naukach molekularnych" dla T.A. Y.I. jest wdzięczny za grant JSPS Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research (16K14062). S.T. dziękuje JSPS Young Scientist Fellowship.....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1-etylo-3-metyloimidazolium Trifluorometanosulfonian, 98% | TCI | E0494 | |
| 4-cyjano-4'-pentyloksybifenyl, 98% | TCI | C1551 | |
| Frez do szkła z diamentową końcówką | AS ONE | 6-539-05 | |
| Dichlorometan, 99,5% | KANTO CHEMICAL | 10158-2B | |
| Różnicowy kalorymetr skaningowy | METTLER Mikroskop | TOLEDO DSC 1 | |
| KEYENCE | VHX-5000 | ||
| Extran MA01 | Merck | 107555 | |
| W pełni powlekana ITO płyta | Zamówienie kostiumu, Odporność: ~30Ω | ||
| Koraliki szklane | Thermo Fisher Scientific | 9005 | 5 ± 0,3 μ m średnicy |
| Hot stage | INSTEC | mK1000 | |
| Płyta | Zamówienie kostiumu, Odporność: ~30Ω | ||
| Olejowa rotacyjna pompa próżniowa | SATO VAC | TSW-150 | Ciśnienie: ~5 Pa |
| Klej optyczny | Noland | NOA81 | |
| Poli(3,4-etylenodioksytiofen), bis-poli(glikol etylenowy), zakończony laurylem | Sigma Aldrich | 687316 | 0,7% wag. (dyspersja w nitrometanie) |
| Potencjostat | TOHO BADANIA TECHNICZNE | PS-08 | |
| Maszyna do nacierania | EHC | MRJ-100S | |
| Spektrofotometr | JASCO | V-670 UV/VIS/NIR | |
| Powlekarka wirowa | MIKASA | 1H-D7 | |
| Woda ultraczysta | Merck | Milli-Q Integral 3 | |
| Kąpiel ultradźwiękowa | AS ONE | ASU-2 | Moc: 40 W |
| ultradźwiękowe | Lampa uv KURODA TECHNO | SUNBONDER USM-IV | |
| AS ONE | SLUV-4 | Moc: 4 W |
Bibliografia
- Chandrasekhar, S. Liquid Crystals. , Cambridge University Press. Cambridge. (1992).
- Blinov, L. M., Chigrinov, V. G. Electrooptic Effects in Liquid Crystal Materials. , Springer-Verlag. New York. (1994).
- Pieraccini, S., Masiero, S., Ferrarini, A., Spada, G. P.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
