Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Engineering

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

Published: May 15, 2017 doi: 10.3791/55729

Summary

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.

Abstract

Na química física do cristal líquido (LC), as moléculas perto da superfície desempenham um grande papel no controle da orientação volumétrica. Até agora, principalmente para alcançar os estados de orientação molecular desejados em monitores LC, a propriedade de superfície "estática" de LCs, a chamada ancoragem superficial, tem sido intensamente estudada. Como regra geral, uma vez que a orientação inicial das LCs é "bloqueada" por tratamentos de superfície específicos, tais como a fricção ou o tratamento com uma camada de alinhamento específica, dificilmente muda com a temperatura. Aqui, apresentamos um sistema exibindo uma transição orientacional sobre a variação de temperatura, o que entra em conflito com o consenso. Logo na transição, as moléculas LC em massa experimentam a rotação orientativa, com 90 ° entre a orientação planar (P) a altas temperaturas e a orientação vertical (V) a baixas temperaturas na transição de primeira ordem. Nós seguimos o comportamento de ancoragem da superfície termodinâmica por meio da microscopia óptica polarizadora (POM), espectroscopia dielétrica (DS), calorimetria de varredura diferencial de alta resolução (HR-DSC) e difração de raios X de incidência de pasto (GI-XRD) e atingiu uma explicação física plausível: a transição é desencadeada por um crescimento de superfície Que impõem a orientação V localmente contra a orientação P na massa. Essa paisagem forneceria uma ligação geral explicando como a orientação em massa de equilíbrio é afetada pela orientação localizada na superfície em muitos sistemas LC. Em nossa caracterização, POM e DS são vantajosos oferecendo informações sobre a distribuição espacial da orientação das moléculas LC. HR-DSC fornece informações sobre as informações termodinâmicas precisas sobre transições, que não podem ser tratadas por instrumentos DSC convencionais devido à resolução limitada. GI-XRD fornece informações sobre orientação molecular específica de superfície e ordenações de curto alcance. O objetivo deste trabalho é apresentar um protocolo para a preparação de uma amostra que exiba o transiE demonstrar como a variação estrutural termodinâmica, tanto no volume quanto nas superfícies, pode ser analisada pelos métodos acima mencionados.

Introduction

Nos últimos anos tem havido um interesse crescente em aprender como as características moleculares dinâmicas e as estruturas das moléculas de superfície em resposta a estímulos externos podem afetar a orientação em massa de materiais em estados LC. Um exemplo é usar biossensores LC como uma nova aplicação das LCs 1 , 2 . Para quantificar quantas espécies-alvo são detectadas, é importante saber como as LCs interfaciais que entram em contato com as moléculas alvo aderentes mudam e evoluem, enquanto também detectam e como elas transferem / traduzem suas propriedades para o volume.

Usando modelos para perseguir essas respostas, começamos com sistemas que têm sua orientação molecular de superfície e ordens de curto alcance variando termodinamicamente. Estes sistemas permitem correlacionar as mudanças na orientação superficial e ordens com a orientação granel resultante de uma maneira sistemática. Recentemente, encontramos vários sistemas LC que exibemTransições rientacionais, onde uma orientação de massa molecular espontânea muda com a temperatura. Em princípio, as transições orientacionais podem ser categorizadas em transições de quase-segunda ordem 3 , 4 ou quase-primeira-ordem 5 , 6 , 7 , 8 . O primeiro é acompanhado por uma reorientação molecular contínua em massa sobre as mudanças de temperatura, enquanto que o último demonstra uma reutilização descontínua. Neste artigo, descrevemos uma transição orientacional na forma de quase-primeira ordem entre os estados orientativos P e V. Prossegue na fase nematic única (N) mudando a temperatura. Os detalhes serão fornecidos nos Resultados Representativos e na Discussão.

Como a mudança de orientação na massa deve ser governada por uma mudança na orientação molecular da superfície e, É evidente que este sistema pode potencialmente oferecer insights sobre como a variação termodinâmica na orientação molecular de superfície e ordens de curto alcance afeta a orientação em massa. Neste artigo, com o objetivo de compreender as questões acima mencionadas, abordamos três problemas usando quatro métodos complementares ( ie, POM, DS, HR-DSC e GI-XRD): (1) Como é a transição orientacional? (2) A transição orientacional é termicamente detectável? (3) Por que e como ocorre a transição orientacional?

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Preparação da camada de alinhamento de cristais líquidos de um perfluoropolímero sobre substratos de vidro

  1. Preparação da solução de perfluoropolímero
    1. Preparar 1 mL da solução de perfluoropolímero por dissolução de uma solução de perfluoropolímero (9% em peso de polímero) num solvente comercial numa proporção de 1: 2; Isto assegura filmes uniformes de 0,5-1 um de espessura para serem revestidos por centrifugação.
      NOTA: Consulte a lista de materiais para a solução eo solvente utilizados.
  2. Revestimento do perfluoropolímero em substratos de vidro limpos
    1. Lavar os substratos de vidro (tamanho típico: 1 cm x 1 cm) por sonicação a 38 ou 42 kHz num detergente alcalino. Lavar repetidamente com água destilada. Tipicamente, enxágüe mais de 10 vezes, com 5 minutos de sonicação cada vez.
    2. Sujeitar os substratos ao aspirador UV-O 3 durante 10 min.
    3. Gotejar 20 μL da solução do passo 1.1 para o substracto de vidro limpoTes Imediatamente centrifugar a solução a 3.500 rpm e à temperatura ambiente durante 70 s. Asse o filme a 80 ° C durante 60 min para remover o solvente e a 200 ° C durante 60 min para a cura.

2. Preparação de células LC

  1. Colar dois substratos de vidro revestidos com película juntos usando uma resina foto-curável e uma lâmpada LED com um comprimento de onda de 365 nm (1,1 W / cm 2 ). Ajustar a espessura do intervalo entre os dois substratos para dentro da gama de 2-100 μm utilizando partículas de vidro de tamanho micrométrico ou películas de naftalato de polietileno.
  2. Introduzir um material LC 4'-butil-4-heptil-biciclo-hexil-4-carbonitrilo (CCN47; 0,2-10 μL) 9 nas células LC preparadas utilizando uma espátula sob força capilar a uma temperatura superior à do líquido isotrópico (I) -nematica (N) temperatura de transio de fase.
    NOTA: CCN47 tem uma anisotropia dieléctrica negativa, ea sequência de fases é Cry 298,6 K SmA 301,3 KN 331,3 KI, onde Cry e SmA representam fases cristalinas e smecticas. Não introduza CCN47 na fase N ou fase SmA, porque o alinhamento induzido por fluxo seria promovido.

3. Caracterização da Amostra

  1. Observação de textura por microscopia óptica polarizante (POM) 10
    1. Observe as células LC sob POM com lentes objetivas 4-100X em conjunto com um estágio quente para controlar a temperatura da amostra com precisão de ± 0,1-K. Registre as texturas em mais de 5 quadros, em intervalos regulares por Kelvin. Use uma câmera colorida digital sequencialmente, tanto após o resfriamento e aquecimento na faixa de 291-343 K.
  2. Espectroscopia dielétrica (DS) 11
    1. Prepare células LC, com eletrodos ITO - que podem ter uma forma quadrada ou circular e podem ser adquiridos comercialmente - em ambos os substratos. Soldar um fio condutor a cada substrato.
      NOTA: Consulte a lista de materiais para os substratos utilizados.
    2. Medir a capacitância ou constante dielétrica das células LC, exatamente como usado para POM, usando um analisador de impedância comercial / fase de ganho. Assegurar que o estado das amostras é equilibrado antes de cada medição. Meça a dependência do tempo da capacitância ou da constante dielétrica das células LC medindo a capacitância das células LC manualmente a cada 5 min.
    3. Inicie a medição DS somente se a capacitância ou a constante dielétrica das células LC se tornarem não dependentes do tempo.
  3. Calorimetria de varredura diferencial de alta resolução (HR-DSC) 12
    1. Coloque as células LC em um HR-DSC caseiro para ser examinado, exatamente como no POM ( nunca use panelas DSC). Consulte a Referência 12 para projetar e construir um HR-DSC e aprender a usá-lo. Realizar medições com taxas de varredura de 0,05-0,10 K / min para aumentar a temperatura mínima de resolução powEr
  4. Difracção de raios X de incidência de pastejo (GI-XRD) 13
    1. Colocar a célula LC (utilizada para POM ou DSC) ou uma amostra com uma gotícula de 2 a 5 μL de CCN47 sobre um substrato revestido na fase de amostra GI-XRD, que deve ser equipada com um controlador de temperatura.
    2. Equilibrar a amostra durante mais de 10 min a temperaturas desejadas na gama de 291-343 K, ambos por arrefecimento e aquecimento.
    3. Use um feixe de raio X incidente na amostra, com um ângulo de incidência de minutos em torno de 0,05-0,10 °, para extrair informações de superfície sobre orientação molecular e ordens / estruturas. Swing o ângulo de incidência do feixe de raios X para encontrar o ângulo de incidência ideal em que a força da difração é o mais forte. Faça as medições no ângulo de incidência ótimo.
      NOTA: Tenha em mente que o GI-XRD torna possível detectar as peculiaridades interfaciais na escala nanométrica, maximizando assim o sinal deEnquanto minimiza o sinal do volume. Observe que as geometrias XRD normais, além de GI-XRD, não são métodos sensíveis à superfície, uma vez que o raio X tem uma grande profundidade de penetração em materiais.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

As imagens de POM, dados DS, dados HR-DSC e padrões GI-XRD foram recolhidos durante a variação de temperatura, especialmente na vizinhança da transição de orientação tanto ao arrefecimento como ao aquecimento.

A Figura 1 representa a evolução da textura feita pelas medições de POM e DS durante a observação de POM da transição de orientação do estado de orientação P (V) para V (P) durante o resfriamento (aquecimento). O processo de reorientação durante a transição orientacional com base na observação POM ( Figura 1a ) é mostrado. Após o arrefecimento, a orientação P no volume está bem abaixo da temperatura de transição IN, tornada distinta pelo aparecimento de texturas de Schlieren de duas (na maioria) e de quatro escovas. Vale ressaltar que o Schlieren de duas escovas (revelação com uma resistência topológica de s = ± 1/2) é um dos resuLtante estruturas com um defeito de linha, que topologicamente não permite pré-testa no diretor de superfície 14 . Por outro lado, o Schlieren de quatro escovas (revelação com uma resistência topológica de s = ± 1) tem uma singularidade pontual, que pode existir tanto em superfícies como em massa. Ao contrário de duas escovas Schlieren, um prelt do diretor de superfície é permitido de acordo com argumentos de simetria. Ao baixar a temperatura até 321,5 K, os domínios escuros (a orientação V) nucleam-se principalmente a partir das singularidades pontuais da divulgação ± 1 e propagam-se com o tempo. Através do recozimento da amostra durante vários minutos ou por permitir mais arrefecimento, todo o campo de visão fica completamente escuro, sugerindo a conclusão da transição da orientação P para a orientação V na massa. Após o aquecimento, a transição orientativa de inversão da orientação V para a orientação P na granel ocorre com uma dissimilaridade importante à do arrefecimento: uma histerese em torno de 5 K, sugestãoNg uma forte transição de primeira ordem, foi encontrado. Observe que as faixas de histerese típicas das transições LC-LC ( por exemplo, as transições de fase IN e N-Smectic) são menores que 1 K.

A Figura 2 mostra dados de HR-DSC representando o fluxo de calor através da amostra como uma função da temperatura ( Figura 2a ) e do tempo (o inserto da Figura 2b ) medido por HR-DSC. Os dados na inserção da Figura 2b foram usados ​​para analisar o expoente Avrami após a transição orientacional ( Figura 2b ).

A Figura 3 mostra os padrões GI-XRD em duas geometrias de amostra a várias temperaturas: geometria de gotículas ( Figura 3a , topo) e geometria de células LC in situ ( Figura 3a </ Strong>, inferior). Ambos demonstram ordenamento de curto alcance de folhas de humidificação quase-SmA, com estruturas de camada (daqui em diante abreviadas como SSWS) formadas na vizinhança da superfície. O tamanho do SSWS foi calculado a partir da largura total na metade máxima (FWHM) dos picos GI-XRD ( Figura 3b ). Há duas observações cruciais afirmando que o SSWS deve ser a estrutura específica da superfície: (1) a ordenação SmA está ausente na maior parte do CCN47, como confirmado por XRD (não mostrado aqui). (2) Padrões de difração isotrópica, tanto no SAD (mais fraco e mais amplo do que na superfície do perfluoropolímero) e no WAD, foram confirmados em um material de camada de alinhamento P convencional, confirmando as interações moleculares especiais entre o perfluoropolímero e CCN47. Uma vez que os argumentos sobre as interações moleculares vão além do escopo da presente discussão, eles serão relatados em outro lugar no futuro. Surpreendentemente, mesmo na faixa de temperatura do estado de orientação P (ver GI-XRD em 328 e 322 K), SSWS persiste, indicando que a condição de orientação superficial é frustrada. Algumas partes da superfície estão sob o manto de SSWS, exibindo a capacidade de alinhamento V para as moléculas LC em massa, enquanto que o resto é exposto a exibir a capacidade de alinhamento P. Se o tamanho ou cobertura de SSWS mudar com a temperatura, esperamos que o estado de orientação LC em massa possa ser variado, uma vez que a razão da capacidade de alinhamento V para a capacidade de alinhamento P muda de acordo. Para confirmar esta possibilidade, calculou-se a dependência da temperatura do comprimento de correlação SSWS ( ou seja, o comprimento médio persistente da ordem de curto alcance SmA na direcção normal para a superfície) a partir do FWHM dos picos de SAD. A Figura 3b confirma a tendência esperada mostrando um aumento no comprimento da correlação SSWS sobre a fase N, bem como uma histerese subjacente. A histerese significa que uma vez que o SSWS é formadoE superfície após o resfriamento, é termodinamicamente estável e é durável, mesmo em altas temperaturas. A principal característica é que a faixa de histerese é consistente com a faixa de histerese confirmada por POM e DS ( Figura 1 ). Isso sugere que a transição orientacional é desencadeada pelo crescimento da SSWS.

figura 1
Figura 1: Evolução da transição de orientação do estado de orientação P para V, tanto no arrefecimento como no aquecimento. Variação de textura em ( a ) resfriamento (setas azuis para baixo) e ( b ) aquecimento (setas vermelhas para cima). (A) Topo: A orientação P aparece logo abaixo da transição IN. (A) Médio: Em T C ( isto é, temperatura de transição de orientação após o resfriamento), a orientação V emerge do ponto defecT da textura predominantemente de quatro escovas de Schlieren (círculos tracejados vermelhos). (A) Inferior: Os domínios com a orientação V expandem e cobrem todo o campo de visão, como complementado por um inserto de uma imagem conoscópica. Observe que a imagem conoscópica cruciforme mostra pouca mudança em baixas temperaturas. ( B ) Inferior: Em T H ( ou seja, temperatura de transição de orientação após aquecimento), as texturas escuras e brilhantes de Schlieren aparecem a partir do domínio V orientativo, sugerindo a coexistência de camadas finas e espessas com a orientação P. ( B ) Médio: Os domínios escuros se transformam em domínios brilhantes. ( B ) Topo: O diretor sobre todo o campo de campo de visão é a orientação P, exibindo uma fina textura de Schlieren de quatro pinceladas. ( C ) A dependência da temperatura da constante dieléctrica medida tanto no arrefecimento (círculos abertos) como no aquecimento (marcas cruzadas). A linha azul é a linha experimentalDados da constante dieléctrica de CCN47, medida numa célula LC homeotrópica. Este número foi modificado e adaptado com permissão da Referência 15. Copyright 2012, The American Physical Society. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2
Figura 2: Traço térmico da transição orientacional usando o HR-DSC. (A) gráficos HR-DSC numa c�ula revestida com o perfluoropol�ero ap� arrefecimento e aquecimento. O resultado numa célula LC revestida com um material de camada de alinhamento planar convencional, AL1254, após arrefecimento é também mostrado como uma medida de controlo. As linhas de base de três gráficos HR-DSC estão devidamente deslocadas. Uma barra de escala de seta dupla corresponde a 1 mW / g. Linhas tracejadas são desenhadas para enfatizarQue o fluxo de calor na orientação V é menor do que aqueles na orientação P e na fase I na célula com a superfície do perfluoropolímero. ( B ) adaptação de Avrami para o processo de nucleação-crescimento de domínios, com a orientação V proveniente de domínios com a orientação P após arrefecimento. A variação do fluxo de calor com o tempo é mostrada na inserção, que foi usada para o encaixe Avrami. Este número foi modificado e adaptado com permissão das referências 7,8 . Copyright 2012, a sociedade física americana, Copyright 2016, sociedade química americana. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3
Figura 3: Análise da variação termodinâmica da estrutura LC interfacial. a ) A variação no padrão GI-XRD em relação à temperatura usando uma gotícula CCN47 na superfície de perfluoropolímero e uma célula LC na superfície do perfluoropolímero. O padrão GI-XRD da gotícula CCN47 sobre uma superfície com o material AL1254 da camada de alinhamento P é mostrado como referência. ( B ) Dependência da temperatura do comprimento de correlação smectic, ξ , tanto ao arrefecimento como ao aquecimento, calculado a partir da largura total a meio-máximo do padrão de difração de ângulo pequeno de GI-XRD. Este número foi modificado e adaptado com permissão das referências 7 , 8 . Copyright 2012, a sociedade física americana; Copyright 2016, Sociedade Química Americana. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

As 10x imagens POM tiradas utilizando uma célula LC de 5 μm ( Figuras 1a e b ) mostram claramente que o estado de orientação das moléculas LC a granel transita entre as orientações P e V à variação de temperatura de uma maneira de primeira ordem. Isto é marcado pelos processos de nucleação e crescimento do domínio, com uma nova orientação diferindo da orientação inicial em 90 °. As temperaturas de transição após arrefecimento e aquecimento são 321,5 K e 325,3 K, respectivamente. Uma vez que CCN47 tem uma birrefringência de ~ 0,02 9 , a visibilidade da textura de Schlieren é boa quando a espessura das células LC está na gama de 5-20 μm. Se a espessura for menor do que este intervalo, a transmitância da textura de Schlieren torna-se mais baixa, o que resulta em uma visibilidade pior. Por outro lado, se a espessura for maior do que esta faixa, interferência e dispersão de luz resultam em aberrações nas imagens POM, abaixando a viA resolução óptica eficaz.

Para investigar quantitativamente o ângulo de inclinação do diretor LC em relação à superfície normal ( isto é, o ângulo polar) no volume, a medição de DS com uma freqüência fixa de 1 kHz (longe da faixa de freqüência condutora) foi realizada concomitantemente com POM em função da temperatura ( Figura 1c ). Uma vez que a anisotropia dieléctrica da LC utilizada é medida antecipadamente em função da temperatura utilizando células com camadas de alinhamento P e V, a alteração da permissividade dieléctrica (ℇ) na transição de orientação pode ser traduzida para a alteração na polaridade Ângulo das LCs na massa. Na Figura 1c , o traço de ℇ no arrefecimento e no aquecimento mostra explicitamente que a transição de orientação do P (V) para o V (P) ocorre abruptamente, com grande salto no traçado. É evidente pela grande descontinuidade em ℇ que aOrientacional tem uma natureza de primeira ordem, consistente com a observação feita pelo POM. Embora a medição DS seja suficientemente potente para estimar o ângulo polar de materiais anisotrópicos em média, ela não tem a resolução de profundidade e não pode dar qualquer informação sobre a orientação azimutal no plano.

Na Figura 2a , o rastreio HR-DSC numa célula LC de 25 μm confirma uma alteração gradual no fluxo de calor, atravessando a transição de orientação ao arrefecer a ~ 318 K (aquecimento a ~ 328 K), altura em que o estado de orientação em massa Muda do estado P para o estado V. Além disso, as anomalias de calor na fase de transição de fase IN em ~ 332 K e na transição de fase N-SmA em massa a ~ 303 K. Uma taxa de varrimento superior a 0,05-0,10 K / min resultaria em pior poder de resolução de temperatura e ruído No fluxo de calor e traria a amostra-alvo fora do equilíbrio. A mudança quasi-stepwise no fluxo de calor sobre a transição orientational não acompanhaY calor latente mensurável, que representa a energia potencial armazenada nas ligações entre as moléculas. Isto é diferente das LC normais e transições de fase cristalina envolvendo um calor latente substancial. Isto significa que a taxa de fluxo de calor por unidade de volume, dQ / dt dV, está diretamente associada à capacidade térmica específica Cp ( ou seja, dQ / dt dV ~ Cp). Esta conseqüência permite determinar a fração das moléculas volumétricas ( X ) que completaram a transição orientadora de P para a V. Por sua vez, isso oferece uma compreensão dos processos de nucleação e crescimento da transição orientacional através de Kolmogorov-Johnson- Mehl-Avrami, (KJMA ou Avrami) 16 , 17 , 18 . A Figura 2b apresenta o encaixe Avrami com base na equação EquaçãoX , K , t , e n são a fração de volume dos novos domínios, o coeficiente de Avrami, tempo e o expoente de Avrami, dependentes da temperatura, respectivamente. ). N foi confirmada como sendo ~ 2,6, sugerindo uma nucleação heterogênea e subsequentes processos de molhamento interfacial de crescimento 2D. Este resultado vem em nítido contraste com o expoente de Avrami para a transição nótica isotrópica (n ≈ 3,6) em NLCs em massa usuais (consulte as Informações de Suporte na Referência 8). Note que a presente análise de KJMA é possível graças ao excelente poder de resolução de temperatura e à boa relação sinal / ruído em nosso HR-DSC. Isto não pode ser conseguido através de instrumentos DSC convencionais. Uma vez que esta técnica é sensível a pequenas variações no fluxo de calor ( por exemplo, mesmo os processos de nucleação / crescimento de nanofilamentos são detectáveis 19 ), tem o potencial para medir pequenas chanAs estruturas e fases de qualquer material, que vão desde (in) materiais orgânicos até metais. Além disso, enfatizamos que esta técnica tem menos limitações na geometria da amostra ( por exemplo, as células LC que não podem ser medidas por instrumentos DSC convencionais).

Os padrões GI-XRD para as amostras com uma superfície de perfluoropolímero ( Figura 3a ) confirmam os picos SAD e WAD, com directividade a temperaturas diferentes de 332 K da fase I. O primeiro, que representa as ordens ao longo dos eixos longos das moléculas LC, corre paralelo à superfície. Este último, que representa as ordenações ao longo dos eixos curtos das moléculas LC, está localizado em posições perpendiculares ao primeiro. A intensidade dos picos de SAD é mais forte do que a dos picos de WAD, e a FWHM dos picos de SAD é também mais estreita do que a dos picos de WAD. Uma vez que o FWHM dos picos de difracção é a principal medida do grau de resistência da correlação posicional entre moleVerifica-se que está presente uma correlação posicional mais forte ao longo dos eixos longos das moléculas LC, em vez de ao longo das curtas. Isto demonstra a existência dos SSWS acima mencionados na vizinhança da superfície. Como visto a partir da Figura 3b , o comprimento de correlação smectic de vários comprimentos moleculares está na escala nanométrica. Tais informações, na escala nanoscópica a mesoscópica, localizadas na região interfacial só podem ser extraídas por geometria XRD sensível à superfície, como em GI-XRD, mas não por geometrias de transmissão e reflexão convencionais. Além disso, se o ângulo de incidência de GI-XRD for muito grande (~> 0,1 °), a condição de reflexão total será quebrada e as estruturas específicas de superfície não podem mais ser sondadas.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Os autores não têm nada a revelar.

Acknowledgments

Este trabalho foi apoiado por JSPS KAKENHI concessão número 16H06037. Agradecemos sinceramente ao Dr. Yuji Sasaki na Universidade de Hokkaido pela assistência técnica para HR-DSC.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
CYTOP Asahi Glass Co. Ltd. CTX-809A
Solvent for CYTOP Asahi Glass Co. Ltd. CT-180 Sol.
Alkaline detergent Merck KGaA Extran MA01
NOA61 Norland Products, Inc. #37-322 Purchasable from Edmund Optics
AL1254 JSR Corporation Planar alignment material in self-made cells
4’-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile Nematel GmbH & Co. KG Custom-made
UV-O3 cleaner Technovision Inc. UV-208
Hot-stage system Mettler Toledo HS82
High-Definition Color Camera Head Nikon DS-Fi1
Impedance/gain-phase analyzer Solartron Analytical 1260
Indium Tin Oxide (ITO)-coated substrate GEOMATEC Co. Ltd. Custom-made

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Woltman, S. J., Jay, G. D., Crawford, G. P. Liquid-Crystal Materials Find a New Order in Biomedical Applications. Nat. Mater. 6 (12), 929-938 (2007).
  2. Carlton, R. J., et al. Chemical and Biological Sensing Using Liquid Crystals. Liq. Cryst.Rev. 1 (1), 29-51 (2013).
  3. Patel, J. S., Yokoyama, H. Continuous Anchoring Transition in Liquid Crystals. Nature. 362, 525-527 (1993).
  4. Senyuk, B., et al. Surface alignment, anchoring transitions, optical properties, and topological defects in the nematic phase of thermotropic bent-core liquid crystal A131. Phys Rev E. 82 (4 Pt 1), 041711 (2010).
  5. Bechhoefer, J., et al. Critical Behavior in Anchoring Transitions of Nematic Liquid Crystals. Phys. Rev. Lett. 64 (16), 1911-1914 (1990).
  6. Dhara, S., et al. Anchoring Transitions of Transversely Polar Liquid-Crystal Molecules on Perfluoropolymer Surfaces. Phys. Rev. E. 79 (6 Pt 1), 60701 (2009).
  7. Aya, S., et al. Stepwise heat-capacity change at an orientation transition in liquid crystals. Phys. Rev. E. 86 (2), 022512 (2014).
  8. Aya, S., et al. Thermodynamically Anchoring-Frustrated Surface to Trigger Bulk Discontinuous Orientational Transition. Langmuir. 32 (41), 10545-10550 (2016).
  9. Dhara, S., Madhusudana, N. V. Physical characterisation of 4'-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile. Phase Trans. 81 (6), 561-569 (2008).
  10. Dierking, I. Textures of Liquid Crystals. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim, FRG. (2003).
  11. Perkowski, P., et al. Technical aspects of dielectric spectroscopy measurements of liquid crystals. Opto-Electronics Review. 16 (3), 271-276 (2008).
  12. Inaba, H. Nano-watt stabilized DSC and ITS applications. J Therm Anal Calorim. 79 (3), 605-613 (2005).
  13. Leveiller, F., Boehm, C., Jacquemain, D. Two-dimensional crystal structure of cadmium arachidate studied by synchrotron X-ray diffraction and reflectivity. Langmuir. 10 (3), 819-829 (1994).
  14. de Gennes, P. G., Prost, J. The Physics of Liquid Crystals (Second Edition). , Oxford University Press. (1993).
  15. Aya, S., et al. Critical Behavior in an Electric-Field-Induced Anchoring Transition in a Liquid Crystal. Phys. Rev. E. 86 (1 Pt 1), 10701 (2012).
  16. Avrami, M. Kinetics of Phase Change. I General Theory. J. Chem. Phys. 7, 1103-1112 (1939).
  17. Avrami, M. Kinetics of Phase Change. II Transformation-Time Relations for Random Distribution of Nuclei. J. Chem. Phys. 8 (2), 212-224 (1939).
  18. Avrami, M. Granulation Phase Change, and Microstructure Kinetics of Phase Change. III. J. Chem. Phys. 9, 177-184 (1941).
  19. Sasaki, Y., et al. Distinctive Thermal Behavior and Nanoscale Phase Separation in the Heterogeneous Liquid- Crystal B4 Matrix of Bent-Core Molecules. Phys. Rev. Lett. 107 (23), 237802 (2011).

Tags

Engenharia Edição 123 transição orientacional transição de primeira ordem folhas molhantes microscopia óptica polarizante calorimetria de varredura diferencial de alta resolução difração de raios X incidente de pastejo cristal líquido
Transição Orientacional em Cristal Líquido Ativada pelo Crescimento Termodinâmico de Folhas Múltiplas Interfaciais
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Aya, S., Araoka, F. OrientationalMore

Aya, S., Araoka, F. Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets. J. Vis. Exp. (123), e55729, doi:10.3791/55729 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter