Medir a polarização ferroelétrica magneticamente sintonizado em cristais líquidos

Este método pode ajudar a responder a questões-chave no campo da física da matéria condensada e da ciência dos materiais sobre a operação à temperatura ambiente do efeito elétrico do ímã. A principal vantagem dessa técnica é que ela testa o efeito elétrico do ímã em cristal líquido com alta fluidez. Comece com dois substratos de vidro para criar cada célula de cristal líquido.

Comece com substratos limpos com ITO de um lado, normalmente um centímetro quadrado. Faça um arranhão na borda de cada substrato para ajudar a orientá-los em etapas posteriores. Em um revestidor por centrifugação, goteje a solução de poliimida no lado codificado por ITO dos substratos antes do revestimento por centrifugação.

Quando terminar, asse os substratos a 200 graus Celsius por uma hora. Em seguida, leve os substratos para um estágio XZ que fica sob um rolo de veludo que pode girar. Oriente um substrato com o lado ITO para cima e com sua borda marcada em direção ao rolo e fixe-o no palco.

Inicie o rolo no estágio de translação para que o substrato se mova para frente e para trás sob o rolo cinco vezes. O substrato deve sofrer pressão suave e uniforme quando em contato com o rolo. Em seguida, pare o rolo no estágio de tradução para recuperar o substrato.

Quando terminar, coloque o substrato em álcool isopropílico por um minuto. Em seguida, seque os substratos a 80 graus Celsius por alguns minutos. Agora trabalhe com dois substratos esfregados.

Além dos substratos, possui filme plano de resina para espaçador. Coloque um substrato com o ITO e a poliimida voltados para cima e deposite cola nas bordas. Em seguida, oriente o segundo substrato sobre o primeiro com o lado codificado voltado para baixo.

Oriente as bordas marcadas para ficarem em lados opostos da célula. Desloque os dois ligeiramente antes de colá-los. Use as regiões criadas deslocando os substratos para colar fios condutores com pasta de prata nos lados codificados dos substratos.

Asse o conjunto a 150 graus Celsius por uma hora. Agora use uma configuração semelhante a esta para realizar medições do gap celular. Coloque a célula de forma que fique perpendicular a uma fonte de luz branca e na frente de um espectrômetro óptico para medir o espectro de transmissão.

A transmitância medida em função do comprimento de onda permite a determinação do gap celular, que é de cerca de 12 micrômetros para esta célula. Para prosseguir, tenha a mistura de cristal líquido em uma célula pronta. A mistura de cristal líquido é composta por esses dois compostos de pirimidina.

75 miligramas do composto um, junto com 25 miligramas do composto dois. Coloque a célula preparada em um estágio quente a 80 graus Celsius. Com uma espátula, introduza a mistura de cristal líquido na célula e conte com a ação capilar.

Mantenha a célula a 80 graus Celsius por meia hora antes de resfriá-la à temperatura ambiente. O próximo passo é caracterizar a mistura. Em um microscópio, coloque uma amostra preparada em um estágio quente entre dois polarizadores cruzados que estão alinhados com a fonte de luz.

Focalize o microscópio para observar as texturas na célula. Aqueça a amostra a uma taxa de 5 graus Celsius por minuto da temperatura ambiente até 80 graus Celsius e identifique as fases de cristal líquido a partir das micrografias de polarização. Use as observações para determinar as temperaturas de transição.

As medições requerem um ímã supercondutor capaz de um campo de 9 Tesla. Prepare uma inserção para o ímã que possui uma haste para abrigar cabos coaxiais. Em sua cabeça, deve haver um terminal de conector.

No final, deve haver um espaço amostral capaz de conter uma célula. Cole a célula no espaço de amostra do inserto para que o campo magnético fique paralelo às superfícies do substrato. Solde os fios da célula nos terminais alto e baixo.

Coloque também um termômetro no comprimento mais largo da célula. Quando estiver pronto, introduza o inserto no ímã supercondutor. Com cabos coaxiais, conecte os terminais do inserto aos instrumentos de medição e colete dados.

Aqui está a polarização elétrica em função da temperatura, encontrada integrando a corrente de deslocamento medida com um eletrômetro. Na fase esmética de estrela C, uma polarização finita se desenvolve na aplicação de um campo magnético a cerca de 328 Kelvin. À medida que o sistema sofre uma transição de fase para a fase esmética de estrela A, a polarização desaparece.

Esses dados são para a constante dielétrica medida a 100 hertz usando um método quase de quatro terminais com um medidor LCR. Na fase esmética de estrela C, ela é suprimida à medida que o campo magnético aumenta. Isso pode ser atribuído à mudança no estado de orientação molecular, juntamente com o momento de dipolo elétrico.

Na fase esmética de estrela A, a constante dielétrica é independente do campo magnético. A fixação da temperatura permite uma demonstração clara da atividade magnetoelétrica. A 300 Kelvin, a amostra está na fase esmética de estrela C.

Aqui, a polarização elétrica varia com a mudança do campo magnético. A constante dielétrica tomada a 100 hertz mostra comportamento semelhante. As medições realizadas a 335 Kelvin quando o cristal líquido está na fase esmética de estrela A não dependem do campo magnético.

Portanto, este método pode fornecer informações sobre a polarização elétrica magneticamente sintonizável em cristais líquidos. Também pode ser aplicado a outras medições, como magnetismo eletricamente controlável e efeitos ópticos de iluminação em cristais líquidos. Após cada desenvolvimento, esta técnica abre caminho para pesquisadores no campo da física da matéria condensada e ciência dos materiais, acoplamento magnetoelétrico em cristais líquidos.