Name: Troca fotorologia de alto contraste e rápida de um cristal líquido nematic de curvatura (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-10-31T14:45:00.000+00:00
Duration: 6 min 24 s
Description: Aprenda a caracterizar propriedades viscoelásticas de cristais líquidos nemáticos usando estímulos luminosos em tempo real. Este método permite medir a troca fotorreológica e a relação estrutura-viscoelasticidade em materiais avançados.

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

Este trabalho foi apoiado pelo projeto bilateral de pesquisa conjunta HAS-JSPS. O apoio financeiro das subvenções NKFIH PD 121019 e FK 125134 é reconhecido.

1. Preparação de superfícies esfregadas para alinhar moléculas LC planarly
<ol><li>Prepare substratos de vidro limpo.<ol>
<li>Corte os substratos de vidro usando um cortador de vidro à base de diamantes(Mesa de Materiais)em pequenos pedaços quadrados com tamanhos médios de 1 cm x 1 cm. Lave-os por somsiato a 38 kHz ou 42 kHz em um detergente alcalino (Mesa de Materiais, diluído em água em um detergente: relação de volume de água de 1:3) e enxaguar com água destilada repetidamente (normalmente, mais de 10x com 5 min de sonication para cada enxaguamento).</li>
		<li>Submetês aos substratos ao limpador de ozônio ultravioleta (UV-O3)(Tabela de Materiais)por mais de 10 minutos.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Camada planar do revestimento em substratos de vidro limpos.<ol>
<li>Gotejamento 20 μL de 1 mL de uma solução de alinhamento planar de poliimide(Tabela de Materiais, usado como está) com uma pipeta sobre os substratos de vidro limpo. Imediatamente girar-coat a solução, usando um coater da rotação(tabela dos materiais)em 3.000 rpm e temperatura ambiente (RT) para 70 s. NOTA: A espessura típica da camada de alinhamento é de cerca de 20 nm.</li>
		<li>Asse os substratos de vidro revestido em 80 °C por 60 minutos para remover o solvente e em 180 °C para >60 min para cura. Esfregue os substratos usando uma máquina de fricção de pano de rayon(Mesa de Materiais)com os seguintes parâmetros: velocidade de rotação = 300 rpm, velocidade da placa = 20 mm/s, e impressão = 0,3 mm para realizar alinhamento uniaxial de materiais LC.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Preparação de células LC
<ol><li>Coloque um substrato de vidro revestido com a camada de alinhamento em outro substrato, com as camadas de alinhamento face a face, e certifique-se de que eles são 80% sobrepostos para formar uma célula. NOTA: As superfícies 20% não sobrepostas devem ser usadas para introduzir materiais LC na célula.</li>
	<li>Coloque 100 μL de um adesivo fotoreativo(Tabela de Materiais)e 0,1 mg de partículas de vidro do tamanho de micrômetros (diâmetro = 5 μm) em um substrato de vidro limpo e misture-as manualmente usando a ponta de um clipe de papel. Mova o material misto para quatro cantos da célula para ajustar a lacuna celular e iluminar a célula usando uma lâmpada de arco curto de vapor de mercúrio de baixa pressão(Mesa de Materiais)com um comprimento de onda de 365 nm (1,1 W/cm2). Coloque a célula a lâmpada LED a uma distância de 1 cm por 5 min.</li>
	<li>Após a iluminação, coloque a célula em um estágio quente e definir a temperatura-alvo do palco para aquecer a célula a uma temperatura acima do líquido isotrópico (I) -nematic (N) transição de fase (normalmente em 160 °C). Transfira o material LC (1-[4-butoxyazobenzzene-4'-yloxy]-6-[4-cyanobiphenyl-4' yl]hexane; CB6OABOBU; 0,2-10,0 μL) em uma superfície aberta da célula e empurre os materiais em direção à entrada da célula usando uma microspáula para obter contato entre o material LC e a entrada da célula. Aguarde que os materiais lc sejam preenchidos pela célula por força capilar. NOTA: CB6OABOBu tem uma seqüência de fase: Cry 100.3 °C TB 105.2 °C N 151.7 °C I no aquecimento e Eu 151.4 °C N 104.5 °C TB 83 °C Cry no resfriamento. Não introduza cb6oabobu na fase N ou tb fase porque o fluxo induzido alinhamento é promovido.</li>
</ol>3. Caracterização da textura polarizando a microscopia ótica
<ol><li>Observe as células LC colocadas no estágio quente para controlar a temperatura da amostra (40 a 180 °C) com ± 0,1 K de precisão um microscópio de luz polarizadora (POM, Tabela de Materiais)usando lentes objetivas 4x-100x. Gravar texturas usando uma câmera colorida digital sequencialmente durante o resfriamento e aquecimento.</li>
	<li>Use um epi-iluminador UV(Tabela de Materiais)equipado no POM com um comprimento de onda de 365 nm (50 mW/cm2).</li>
</ol>4. Medições fotorheológicas
<ol><li>Prepare-se de medições reológicas.<ol>
<li>Antes de colocar qualquer amostra no palco do rheômetro(Tabela de Materiais),realize calibração de inércia de geometria e calibração de lacuna zero controlada por um software de acordo com as instruções do fabricante para garantir a precisão do estudo reológico . Pese 250 mg da amostra de pó CB6OABOBu e carregue-a na placa de quartzo base do reômetro. NOTA: Para o presente estudo, uma placa com um diâmetro de 50 mm é usada.</li>
		<li>Defina a temperatura da câmara de amostra em um valor acima do ponto de transição da fase I-N (>160 °C). Defina um valor de diferença para se aproximar da placa de medição para a placa de quartzo base para sanduíche a amostra (valor típico lacuna usada = 20 μm). Aparar o excesso de amostra (por exemplo, usando lenços de papel) que está fora da lacuna quando a placa de medição pára na posição de corte, que é de 25 μm acima da lacuna alvo. NOTA: Não permita que a quantidade adicional de CB6OABOBu seja introduzida na câmara da amostra, pois isso torna as medições imprecisas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Realizar medições reológicas.<ol>
<li>Irradiar luz UV a 365 nm (1-100 mW/cm2),medindo a comutação fotoreológica de CB6OABOBu usando a lâmpada de arco curto de vapor de mercúrio de alta pressão. NOTA: A luz será guiada debaixo do recipiente da amostra através da placa de quartzo baixa.</li>
		<li>Realizar medições em 1) modo oscilatório para extrair informações dinâmicas de restauração do material e 2) modo rotacional constante para a obtenção de viscosidade rotacional eficaz. Para medições no modo rotacional, aplique um estresse constante de cisalhamento de 13 Pa à amostra para garantir que a medição seja feita no regime newtoniano. NOTA: A seleção dos modos é realizada por um software de acordo com as instruções do fabricante.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Calorimetria de digitalização diferencial de foto
<ol><li>Pese 10 mg de amostra de pó CB6OABOBu e carregue-a em uma panela de calorimetria de digitalização diferencial de ouro (DSC). Aqueça a amostra a 170 °C na fase isotrópica e certifique-se de que não há distribuição de amostras inhomogêneas na panela DSC, conforme observado a olho nu. Cubra a panela DSC com uma placa de quartzo.</li>
	<li>Realizar medições foto-DSC de acordo com as instruções do fabricante(Tabela de Materiais). Medir os dados do DSC em uma varredura de 10 °C/min. NOTA: A máquina foto-DSC está equipada com uma intensidade de luz UV de 50 mW/cm2.</li>
</ol>6. Caracterização da difração do raio X
<ol><li>Aqueça a amostra cb6oabobu em pó usando o estágio quente a 170 °C e sugar a amostra em um capilar XRD (diâmetro = 0,5 mm) por força capilar.</li>
	<li>Anexe o capilar a um suporte de amostra equipado com um controlador de temperatura. Defina a temperatura da câmara (60 °C, 70 °C, 80 °C, 90 °C, 100 °C, 110 °C, 120 °C, 130 °C, 140 °C, 150 °C, 160 °C e 170 °C para cada medida de difração de raios-X).</li>
	<li>Irradiar a amostra por raio-X e detectar os feixes de raios-X difracionados por um detector sem irradiação UV e uma intensidade de luz UV de 10 mW/cm2 para 1 min e 10 min. NOTA: O estudo atual foi realizado na linha de feixe BL45XU do RIKEN. A fonte de luz foi o padrão SPring-8 ondulador no vácuo. Um monochromator de cristal duplo Si resfriado a nitrogênio líquido foi usado para monocromatizar o feixe. O comprimento de onda era 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>

Os autores não têm nada a divulgar.

Conforme revelado na Figura 1,CB6OABOBu é um material foto-responsivo com eu, N, TB, e cry seqüências de fase após o resfriamento. Uma vez que a ordenação local destas fases difere significativamente, espera-se que a mudança foto-conduzida de propriedades reológicas exicupe um bom contraste viscoelástico. Para investigar quantitativamente isso, foram realizadas medições fotológicas.
Primeiro, consideramos os dados reológicos medidos no escuro (<strong class="xfig"...

Materiais mecânicos inteligentes com a capacidade de mudar suas propriedades viscoelásticas em resposta à variação ambiental geraram um enorme interesse entre os pesquisadores. A comutabilidade é considerada o fator material mais importante, que oferece robustez da resposta mecânica repetitiva em organismos vivos. Até à data, materiais artificiais com funções versáteis foram concebidos apelando à matéria mole (ou seja, hidrogéis fotoresponsivos1,2,3,polímeros4,5, 6,7,8,9,10,11, cristais líquidos [LCs]9,10,11, 12,13,14,15,16,17,micelles pH-responsivo18,19,20 ,21,22,e surfactants23). No entanto, esses materiais sofrem de mais de um dos seguintes problemas: falta de reversibilidade, baixa relação de contraste de comutação de viscoelasticidade, baixa adaptividade e velocidade de comutação lenta. Nos materiais convencionais, existe uma troca entre a relação de contraste de comutação de viscoelasticidade e velocidade de comutação; assim, a concepção de materiais que abrangem todos estes critérios com alto desempenho é um desafio. Realizar materiais com a oniscapacidade acima mencionada, selecionar ou projetar moléculas que carregam naturezas emergentes de alta fluidez (propriedade viscosa) e rigidez (propriedade elástica) é essencial.
Cristais líquidos são sistemas ideais com um número potencialmente grande de fases cristalinas e sólidas líquidas que podem ser afinadas pelo design molecular. Isso permite estruturas auto-montadas em diferentes escalas de comprimento em determinadas fases lc. Por exemplo, enquanto lcs neosos de alta simetria (NLCs) apresentam baixa viscosidade e elasticidade por causa de sua ordem espacial de curto alcance, LCs colunaares ou smíticos de alta simetria mostram alta viscosidade e elasticidade devido a um e bidimensional de longo alcance periodicidades. Espera-se que, se os materiais LC podem ser alternados entre duas fases com grandes diferenças em suas propriedades viscoelásticas, então um material inteligente viscoelástico com alto desempenho pode ser alcançado. Alguns exemplos foram relatados9,10,11,12,13,14,15.
Este artigo demonstra a preparação de um material lc fotorelelógico com uma sequência de fase de isotrópico (I)-nematic (N)-twist-bend nematic (TB)24-crystal (Cry) ao resfriamento (e vice-versa após o aquecimento), que exibe rápido e reversível comutação viscoelástica em resposta à luz. Aqui são apresentados os métodos de medição da viscoelasticidade e uma ilustração da relação estrutura-viscoelasticidade microscópica. Os detalhes são descritos nas seções representativas de resultados e discussão.

<table><tbody><tr><td>21-401-10</td><td>AS ONE</td><td></td><td>Microespátula</td></tr><tr><td>AL1254</td><td>JSR</td><td></td><td>Agente de alinhamento planar para cristais líquidos</td></tr><tr><td>BX53P</td> Microscópio polarizador <td>Olympus</td><td></td><td>com unidades de transmissão/epi-iluminação</td></tr><tr><td>Discovery DSC 25P</td><td>TI instrumentos</td><td></td><td>Equipamento Photo-DSC Cortador</td></tr><tr><td>de vidro PRO-1A</td><td>Sankyo</td><td></td><td>A cortador de vidro à base de diamante</td></tr><tr><td>HS82</td><td>Mettler Toledo</td><td></td><td>estágio quente</td></tr><tr><td>MCR502</td><td>Anton Paar</td><td></td><td>Um reômetro comercial</td></tr><tr><td>MRJ-100S</td><td>EHC</td><td></td><td>Máquina de fricção</td></tr><tr><td>Norland Optical Adhesive 65, 81</td><td>Norland Products</td><td></td><td>Aderências fotorreativas</td></tr><tr><td>OmniCure S2000</td><td>Excelitas Technologies</td><td></td><td>Uma lâmpada de arco curto de vapor de mercúrio comercial de alta pressão. Máximo de 70 mW/cm^2.</td></tr><tr><td>PILATUS 6M</td><td>Dectris</td><td></td><td>Detector de contagem de fótons híbridos para detecção de difração de raios X</td></tr><tr><td>S1126</td><td>Matsunami Glass</td><td></td><td>Substrato</td></tr><tr><td>de vidro SC-158H</td><td>EHC</td><td></td><td>Spin coater</td></tr><tr><td>SCAT-20X</td><td>DKS</td><td></td><td>Detergente alcalino</td></tr><tr><td>SLUV-4</td><td>AS ONE</td><td></td><td>Lâmpada de arco curto de vapor de mercúrio de baixa pressão</td></tr><tr><td>UV-208</td><td>Limpador</td><td>de ozônio ultravioleta (UV-O3)</td> da Technovision <td></td></tr></tbody></table>

troca fotorologia de alto contraste e rápida de um cristal líquido nematic de curvatura

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

Materiais viscoelásticos inteligentes que respondem a estímulos específicos são uma das classes mais atraentes de materiais importantes para tecnologias futuras, como tecnologias de adesão switchable demanda, atuadores, embreagens moleculares e massa nano-/microscópica Transportadores. Recentemente verificou-se que através de uma transição sólida-líquido especial, propriedades reológicas podem apresentar mudanças significativas, proporcionando assim materiais viscoelásticos inteligentes adequados. Entretanto, projetar materiais com tal propriedade é complexo, e os tempos de comutação para a frente e para trás são geralmente longos. Portanto, é importante explorar novos mecanismos de trabalho para realizar transições de líquido sólido, encurtar o tempo de comutação e aumentar o contraste de propriedades reológicas durante a mudança. Aqui, observa-se uma transição de fase cristal-líquido induzida pela luz, que se caracteriza por meio de microscopia luminosa polarizadora (POM), fotoreometria, calómetria de digitalização fotodiferencial (foto-DSC) e difração de raios-X (XRD). A transição de fase cristal-líquido induzida pela luz apresenta características-chave, como (1) comutação rápida de fases cristalinas e líquidas para reações para a frente e para trás e (2) uma alta relação de contraste de viscoelasticidade. Na caracterização, a POM é vantajosa ao oferecer informações sobre a distribuição espacial das orientações das moléculas LC, determinar o tipo de fases cristalinas líquidas que aparecem no material e estudar a orientação dos LCs. Photorheometry permite a medição das propriedades reológicas de um material estímulos leves e pode revelar as propriedades de comutação fotoreológicas dos materiais. Photo-DSC é uma técnica para investigar informações termodinâmicas de materiais na escuridão e irradiação de luz. Por fim, a XRD permite o estudo de estruturas microscópicas de materiais. O objetivo deste artigo é apresentar claramente como preparar e medir as propriedades discutidas de um material fotorheológico.

Imagens POM, dados fotoréométricos, dados foto-DSC e perfis de intensidade XRD foram coletados na escuridão durante a variação de temperatura e enquanto brilhavam a luz UV. A Figura 1a,b representa a estrutura do CB6OABOBu, com sua sequência de fase e possíveis conformações otimizadas pelo campo de força MM2 no programa de modelagem (por exemplo, ChemBio3D).
Quando cb6oabobu está no trans-estado, dois estados conformação sustentrionais de energia ...

Este protocolo demonstra a preparação de um material fotoreológico que exibe uma fase sólida, várias fases cristalinas líquidas e uma fase líquida isotrópica, aumentando a temperatura. Aqui são apresentados métodos para medir a relação estrutura-viscoelasticidade do material.

Troca fotorologia de alto contraste e rápida de um cristal líquido nematic de curvatura

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

Este protocolo explica como caracterizar as propriedades de alongamento viscoelástico de cristais líquidos, e ajuda a responder a perguntas-chave sobre como desenvolver novos materiais fotorreheológicos. A principal vantagem deste método é que as propriedades reológicas e propriedades estruturais relevantes podem ser medidas sob estímulos leves em tempo real, permitindo o registro do comportamento de comutação fotorreheológica. Antes de iniciar o procedimento, use um cortador de vidro à base de diamante para cortar substratos de vidro com tamanhos médios de um por um centímetro, e lave as peças a 38 ou 42 kilohertz em um detergente alcalino.Em seguida, enxágue os substratos com 10 lavagens de cinco minutos com sônica em água fresca destilada por lavagem, e submá-los ao UV-ozônio por pelo menos 10 minutos. Para adicionar uma camada de alinhamento planar, use uma pipeta para dispensar um mililitro de uma solução de alinhamento planar de poliamida em gotículas de 20 microliteres em cada substrato de vidro limpo. Use imediatamente um reveste de spin para girar uma camada de alinhamento de aproximadamente 20 nanômetros de espessura sobre os substratos.No final do giro, asse os substratos de vidro revestido a 80 graus Celsius por 60 minutos para remover o solvente, seguido de cura por pelo menos 60 minutos a 180 graus Celsius. Em seguida, use uma máquina de esfregar pano de rayon para esfregar os substratos nos parâmetros apropriados. Adicione 100 microliters de um adesivo fotoretivo e 0,1 miligrama de partículas de vidro de cinco milímetros de diâmetro em um novo substrato de vidro, e use a ponta de um clipe de papel para misturar os materiais.Transfira o material misto para quatro cantos da célula do substrato de vidro para ajustar a abertura celular, e use uma lâmpada de arco de vapor de mercúrio de baixa pressão ou um UV levado a iluminar a célula com um comprimento de onda de 365 nanômetros. Após a iluminação, coloque a célula em um estágio quente e coloque a temperatura-alvo do palco para aquecer a célula a uma temperatura acima da transição de fase nemática líquida isotropica. Ao final da transição de fase, transfira todo o material de cristal líquido de 0,2 a 10 microliter para uma superfície aberta da célula.Use uma microspatula para empurrar os materiais em direção à entrada da célula para obter contato entre o material de cristal líquido e a entrada da célula. Em seguida, espere que o material de cristal líquido preencha a célula por força capilar. Para caracterização da textura das células de cristal líquido, coloque as amostras no estágio quente para controlar a temperatura da amostra com uma precisão de mais ou menos 0,1 kelvin sob um microscópio de luz polarizador.Use uma câmera de cores digital e um epi-iluminador UV para gravar sequencialmente as texturas durante o resfriamento e aquecimento com e sem irradiação UV. Para a medição reológica das amostras, primeiro realize a inércia de geometria e zero calibrações de lacunas dentro do software de acordo com as instruções do fabricante. Em seguida, pese 250 miligramas da amostra cb6OABOBu em pó.Em seguida, carregue a amostra na placa de quartzo base do reômetro e coloque a temperatura da câmara amostral em um valor acima do ponto de transição de fase isotrópico-nemática. Em seguida, defina um valor de lacuna para se aproximar da placa de medição para a placa de quartzo base para sanduíche da amostra. Use lenços de laboratório de papel para aparar qualquer amostra em excesso que esteja fora da lacuna quando a placa de medição parar na posição de corte.Para realizar a medição, irradie a amostra a 365 nanômetros, medindo a comutação fotorrehelógica de CB6OABOBu usando a lâmpada de arco de vapor de mercúrio de alta pressão. Na fase nemática, percebe-se um alinhamento uniaxial das moléculas. Ao diminuir a temperatura para a curva de torção na escuridão, forma-se um padrão listrado, no qual as listras correm paralelamente à direção de esfregar da célula de cristal líquido.Uma diminuição ainda maior da temperatura leva à cristalização. A irradiação com luz UV altera a conformação de um estado trans para um cis, resultando em variação de fase e, portanto, variação da textura, com a luz UV transformando a textura listrada para o estado alinhado uniaxial da fase nemática ao começar da fase de curva de torção. Desligar a luz UV permite que as moléculas relaxem e reentrem no estado trans, resultando na reforma da textura listrada da fase twist-bend.A medição da viscosidade efetiva do CB6OABOBu em várias condições revela a dependência da temperatura da viscosidade efetiva da tesoura. Aqui pode ser observada a dependência do estresse da tesoura efetiva em diferentes temperaturas durante a primeira e segunda corridas. Neste gráfico, mostra-se a variação entre a viscosidade eficaz da tesoura desencadeada pela irradiação UV em diferentes temperaturas.E esses gráficos ilustram as curvas de comutação da viscosidade de tesoura eficaz em uma escala de log a duas temperaturas diferentes. Para obter dados confiáveis, é crucial calibrar o reômetro logo antes de adquirir medições. Uma ideia para estudos futuros sobre dimers fotosensíveis é verificar um espectro dielétrico de banda larga que poderia dar uma visão da dinâmica molecular sobre as diferentes fases e condições de iluminação.

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Química

Uma nova metodologia é apresentada para sintetizar e elastómeros programa principal de cadeia líquido-cristalinos utilizando monómeros de partida comercialmente disponíveis. Uma ampla gama de propriedades termomecânicas foi adaptada ajustando a quantidade de agente de reticulação, enquanto que o desempenho de actuação era dependente da quantidade de tensão aplicada durante a programação.

Síntese de Programmable principal de cadeia Elastômeros líquido-cristalinos Usando um de dois estágios Reação Tiol-acrilato

Demonstramos a preparação de elastômeros de cristal líquido (LCEs) à base de siloxano e epóxi e nanocompósitos LCE. Os LCEs são caracterizados em relação à deformação reversível, ordenação de cristal líquido e rigidez. Como uma aplicação potencial, demonstramos seu uso como substratos responsivos à forma em um dispositivo personalizado para cultura de células ativas.

Preparação de Monodomain cristal líquido elastômeros e de cristal líquido Elastomer nanocompósitos

Aqui, fabricamos micro / nano estruturas poliméricas 3D nas quais tanto a forma quanto o alinhamento molecular podem ser projetados com precisão em escala nanométrica pelo uso de escrita direta a laser. A deformação induzida por luz de vários tipos de microestruturas de elastômero cristalino líquido pode ser controlada em escala microscópica.

Atuadores de luz de forma livre - Fabricação e Controle de atuação em escala microscópica

Aqui, apresentamos um protocolo para desencadear uma transição de orientação de um cristal líquido em resposta à temperatura. São descritas metodologias para a preparação de uma amostra, a fim de observar a transição ea evolução de transição detalhada.

Transição Orientacional em Cristal Líquido Ativada pelo Crescimento Termodinâmico de Folhas Múltiplas Interfaciais

O objetivo do protocolo é criar filmes de polímero líquido cristalino que podem oscilar mecanicamente sob irradiação de luz contínua. Descrevemos em grande detalhe a concepção de filmes independente, pelo método de alinhamento de cristal líquido para a foto-atuação. O protocolo experimental aplicado para preparar este material é amplamente aplicável.

Preparação das redes de cristal líquido para macroscópica movimento oscilatório induzido pela luz

Aqui, apresentamos os protocolos de análises de diferencial-deteção de tempo-resolvido infravermelho vibracional espectroscopia e elétron difração que permitem observações das deformações de estruturas locais ao redor de moléculas de photoexcited em um colunar cristal líquido, dando uma perspectiva atômica, sobre a relação entre a estrutura e a dinâmica deste material fotoativa.

Novas técnicas para observar a dinâmica estrutural de cristais líquidos de Photoresponsive

Este artigo descreve o processo de microfluidic e parâmetros para preparar acionamento partículas do líquido cristalinos elastômeros. Este processo permite a preparação de partículas e a variação de seus tamanho e forma (de Oblatos para fortemente prolato, núcleo-shell e morfologias Janus) de actuação bem como a magnitude de atuação.

Microfluidic preparação dos atuadores do líquido cristalino de elastômero

Um protocolo para a preparação de um líquido colestéricos reflexivo cristalino exibir dispositivo contendo um dopant quiral redox-responsivo, permitindo a operação rápida e de baixa voltagem é apresentado.

Um dispositivo cristalino líquido colestéricos eletroquímico para modulação de cor rápida e baixa tensão

Irrelevantes metabolômica fornece uma hipótese gerando instantâneo de um perfil metabólico. Este protocolo irá demonstrar a extracção e análise de metabolitos a partir de células, soro ou tecido. Uma gama de metabolitos são pesquisadas utilizando extracção de fase líquido-líquido, cromatografia líquida de microfluxo UltraPerformance /-espectrometria de massa de alta resolução (UPLC-HRMS), acoplado ao software de análise diferencial.

Metabolomics irrelevantes de fontes biológicas Usando UltraPerformance cromatografia líquida de alta resolução Espectrometria de Massa (UPLC-HRMS)

A parede celular bacteriana é composta de peptidoglycan, uma rede macromolecular de fios de açúcar cruzados por peptídeos. A Cromatografia Líquida Ultra Performance fornece alta resolução e throughput para novas descobertas da composição peptidoglycan. Apresentamos um procedimento para o isolamento das paredes celulares (sacculi) e sua posterior preparação para análise via UPLC.

Isolamento e Preparação de Paredes Celulares Bacterianas para Análise Composicional por Cromatografia Líquida de Ultra Desempenho

Aprenda a caracterizar propriedades viscoelásticas de cristais líquidos nemáticos usando estímulos luminosos em tempo real. Este método permite medir a troca fotorreológica e a relação estrutura-viscoelasticidade em materiais avançados.

Troca fotorologia de alto contraste e rápida de um cristal líquido nematic de curvatura

Explorar mais vídeos