Summary
In diesem Bericht stellen wir ein Protokoll zur Prüfung durch die Anwendung der Magnetfelder in Flüssigkristallen direkte magnetoelectric Effekte, d. h., Induktion von ferroelektrische Polarisation. Dieses Protokoll bietet einen einzigartigen Ansatz, unterstützt durch die Weichheit von Flüssigkristallen, Raumtemperatur Magnetoelectrics zu erreichen.
Abstract
Materialien zeigen Kupplung Phänomene zwischen Magnetismus und Elektrizität (Ferro), zog d.h., magnetoelectric Effekte, viel Aufmerksamkeit durch ihre Einsatzmöglichkeiten für zukünftige Technologien wie Sensoren und Lagerung. Herkömmliche Ansätze, die in der Regel Materialien mit magnetischen Metall-Ionen (oder radikale) nutzen zu können, haben jedoch ein großes Problem: nur wenige Materialien sind gefunden worden, um die Kupplung Phänomene bei Raumtemperatur zeigen. Vor kurzem haben wir vorgeschlagen, einen neuen Ansatz zur Raumtemperatur Magnetoelectrics zu erreichen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen konzentriert sich unsere alternative Vorschlag auf ein völlig anderes Material, ein "Liquid Crystal", frei von magnetischen Metall-Ionen. In solchen Flüssigkristalle kann ein Magnetfeld genutzt werden, um den tatsächlichen Zustand konstituierenden Moleküle und die entsprechende elektrische Polarisation durch magnetische Anisotropie der Moleküle Steuern; Es ist eine noch nie da gewesenen Einheit des Effektes, magnetoelectric. Dieses Papier stellt in diesem Zusammenhang ein Protokoll zur Messung der ferroelektrischer Eigenschaften induziert durch ein Magnetfeld, das heißt, die unmittelbare magnetoelectric Wirkung in einem Flüssigkristall. Mit der hier beschriebenen Methode erkannt wir erfolgreich magnetisch-abgestimmte elektrische Polarisation in der chiralen Smectic C-Phase von einem Flüssigkristall bei Raumtemperatur. Zusammen mit der Flexibilität der konstituierenden Moleküle, die direkt die magnetoelectric Antworten betrifft, die eingeführte Methode wird dazu dienen, Flüssigkristall-Zellen mehr Funktionen als Raumtemperatur Magnetoelectrics erwerben können und verknüpft Optische Materialien.
Introduction
Forschung über die magnetoelectric (ME) Wirkung, die Induktion elektrische Polarisation (Magnetisierung) durch ein Magnetfeld (elektrisch), konzentriert sich auf die neue Arten von Anwendungen wie Sensoren und Speichertechnologien. Mit den letzten Studien über mich Multiferroics1,2,3,4, die Zielsysteme im Bereich der mir Studie werden auf verschiedene Arten von Solid-State-Materialien, einschließlich der anorganischen, organischen, ausgedehnt und Metall-organischen Rahmenbedingungen durch die Verwendung von Spin-Gitter-Kupplungen geschickt5,6,7,8,9. Jedoch Raumtemperatur Operation, die für die praktische Nutzung von mir gelöst werden muss Materialien mit ihren ME Kupplungen, ist immer noch eine Herausforderung und eine sehr begrenzte Anzahl von einphasigen Materialien als Raumtemperatur gemeldet wurden Magnetoelectrics10bisher.
Flüssige Kristalle, die einen Parlamentsbeschluss Auftrag, manchmal durch eine partielle positionelle, besitzen auch in Bezug auf mich geprüft wurden Materialien in den letzten Jahren11,12,13,14, 15. einer der Vorteile der flüssigen Kristalle als mir Materialien ist ihre Betriebstemperatur als Flüssigkristall Phasen in der Regel um Raumtemperatur stabilisiert werden. Ein Beispiel von mir Flüssigkristalle bisher beschrieben ist ein Verbund zwischen magnetischen Nano-Plättchen mit senkrecht magnetische Anisotropie und flüssige Kristalle zeigen die nematische Phase, bekannt als die einfachste Flüssigkristall Phase besitzen nur eindimensional Orientierungskurse Bestellung15. Es zeigt das Gegenteil Wirkung auf mich, die Induktion der Magnetisierung durch ein elektrisches Feld, durch die Feldstärke Manipulation der gekoppelten Thrombozyten und molekulare Ausrichtung.
Seit kurzem eine weitere einzigartige Strategie für die ME etablieren Effekt in Flüssigkristallen vorgeschlagenen16war. Der Schwerpunkt dieser Strategie ist die Schaffung eine chiralen Smectic C (SmC *) Phase mit eindimensionalen positionellen Reihenfolge, was zu einer diffusen Schichtaufbau genannt die Smectic Schicht. Kennzeichnend für die SmC * Phase ist, dass eine molekulare Ausrichtung Vektor n mit einem lokalen Elektrisches Dipolmoment pgekoppelt ist. Dieser Zusammenhang wird durch die Kombination von gekippten Orientierung der stabförmigen konstituierenden Moleküle in Bezug auf die Smectic Schicht normal n0 und die Chiralität-induzierte Spiegel (und Umkehrung) Symmetrie brechen in den Molekülen zur Verfügung gestellt. Aus der Sicht von Symmetrien, die ehemalige verwandelt sich die Symmetrie von D∞h (die so genannte SmA Phase, Abb. 1A) in C2h (die so genannte SmC Phase, Abbildung 1 b), und die letzteren bricht die Spiegelsymmetrie von C2h , damit die Symmetrie in C2 reduziert wird (der SmC * Phase, siehe jede Schicht in Abbildung 1). In jedem SmC * Layer darf das Vorhandensein von endlichen Polarisierung entlang der C-Achse2 , das ist normal, n0 und n. Die starke Kopplung zwischen n und p ist essentiell für Ferroelectricity in Flüssigkristallen. In der SmC * Phase n richtet in der spiralförmige Weise durch Schicht für Schicht (Abbildung 1), und folglich gibt es keine makroskopischen Polarisation. Ferroelectricity in solchen Flüssigkristalle wird erreicht, indem starke Oberflächeneffekte, die homogen orientierten Bundesstaat n bekannt als Oberfläche stabilisiert Ferroelektrischen Flüssigkristall (SSFLC) Staat (Abbildung 1) zu stabilisieren. Es sei darauf hingewiesen, dass ferroelektrische Polarisation Umkehr immer begleitet ein Umschalten der Bi-stabile Ausrichtung Staaten durch die Kopplung zwischen n und p17. Als die umgekehrte Wirkung dürfte eine Änderung der molekularen Orientierung der SmC * Phase führen zu einer Änderung der elektrischen Polarisation. Durch magnetische Anisotropie durch Drehungen auf magnetischen Elemente und/oder aromatische Ringe in Flüssigkristall Moleküle und die Flexibilität des n in einem Flüssigkristall Zustand aufgrund von schwächeren molekularen Wechselwirkungen als in einem festen Kristall Zustand verursacht ist n auch abstimmbaren durch ein magnetisches Feld. So kann die SmC * Phase in ein magnetisches Feld induziert homogen orientierten Staat ähnlich wie ein SSFLC Zustand umgewandelt werden. Daher wird die direkte Wirkung auf mich, die Induktion elektrische Polarisation durch ein Magnetfeld erreicht, da die Entwicklung der makroskopischen elektrischen Polarisierung durch eine einheitliche Ausrichtung der n gepaart mit p, in allen Schichten induziert wird.
Wir stellen Verfahren zur Vorbereitung Flüssigkristall Zellen für die Untersuchung von mir Kupplungen und Methoden zur Erkennung der ME Wirkung. Eine Methode für die Vorbereitung der Flüssigkristall Zellen berichtet wurde, in detail vorher18. Hier haben wir modifiziert diese Methode für mich und dielektrische Messungen. Mit der hier beschriebenen Methode erkannt wir magnetisch-abgestimmte elektrische Polarisation, d. h. der direkten Wirkung auf mich, in einem Flüssigkristall zeigt die SmC * Phase bei Raumtemperatur.
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Protocol
1. Vorbereitung der Flüssigkristall Zellen und die Bestimmung der Zellenabstand
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Vorbereitung der Flüssigkristall Zellen
- Geschliffenes Glassubstrate beschichtet mit Indium/Zinn-Oxid (ITO) auf der einen Seite in die gewünschte Größe (typische Größe: 10 x 10 x 1,1 mm, Abb. 2A). Um die Substrate zu schneiden, kratzen Sie eine Linie auf ihrem Gesicht mit einem Glasschneider und überschüssige Glas manuell abzubrechen.
- Wash Cut Glassubstrate mit einem Waschmittel in ein Ultraschallbad mit 35 kHz für 30 min. Spülen sie mit entionisiertem Wasser im Ultraschallbad für 10 min. ersetzen deionisiertes Wasser und spülen Sie die Substrate 5 Mal um Verunreinigungen (Abbildung 2 b) zu entfernen. Blasen Sie Restwasser mit einem Luft-Duster-Pistole mit Sorgfalt, nicht die breiteste Gesichter der Substrate zu berühren ab.
- Polyimid-Lösungen (Ausrichtung Schicht Hobel in Table of Materials) auf die ITO-beschichtete Seite der gewaschenen Substrate und Spin-Mantel der Lösungen bei 5000 u/min für 30 Tropfen s (Abbildung 2). Backen Sie die Substrate bei 200 ° C für 1 h nach Entfernen des Lösungsmittels und Polyimid-Dünnschichten zu heilen.
- Setzen Sie die Substrate auf einer XZ -Bühne, so dass die ITO und Polyimid beschichtete Seite der Substrate nach oben zeigt. Legen Sie die Substrate unter einer Walze mit einem samttuch und Fix die Substrate von Absaugen (Abb. 2D Luft) abgedeckt. Druck eine gleichmäßige und weiche auf die Substrate mit der Walze durch die Anpassung der Höhe der Bühne.
Hinweis: Hier wurde die XZ-Bühne von einer Maschinenhalle an der Osaka University gemacht. - Drehen Sie die Walze zu und verschieben Sie die Phase hin und her unter der Walze 5 Mal entlang der horizontalen Richtung der Substrate durch samttuch reiben. Tauchen Sie die rieb Substrate in Isopropyl-Alkohol in einem 10-50 mL-Glasbehälter für 1 min um Verunreinigungen zu entfernen, und trocknen Sie sie bei 80 ° C für wenige Minuten.
- Kleben Sie die beiden Substrate zusammen mit 12 μm Dicke flache Harz Filme als Abstandshalter. Beachten Sie, dass Kleber nur am Rand der Substrate geeignet sind und die Innenseiten der geklebten Substrate mit ITO und Polyimid beschichtet sind. Stellen Sie sicher, dass die gegenüberliegenden Substrate Antiparallel gerieben worden sind und (ca. 2 mm) leicht verschoben werden, um genügend Räume für elektrische Anschlüsse auf beiden der Substrate (Abb. 2E) bieten.
- Kleben Sie die leitfähige Drähte auf den oben genannten Räumen für Terminals mit Silber Durchführung einfügen (Abb. 2F). Backen Sie die Substrate mit leitenden Drähten bei 150 ° C für 1 h, das Lösungsmittel in die silberne Leitpaste zu entfernen.
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Bestimmung der Zellenabstand 19
- Die leeren Zellen in 1.1.7 mit weißem Licht verbreiten normal auf ihrer breitesten Fläche vorbereitet zu bestrahlen. Die Transmissionsspektren über ein optisches Spektrometer zu messen, und Pseudo-sinusförmige Schwingung (Abbildung 3), erscheint aufgrund der Fabry-Pérot Effekt20beobachten.
- Schätzen Sie die Zelle Lücke d mithilfe der Beziehung d = λ1λ22 (λ2-λ1), wo die Wellenlängen λ1 und λ 2 bezeichnen ein paar angrenzenden Spitzenwellenlängen in der Transmissionsspektren.
2. Vorbereitung der Flüssigkristall Mischung und die Einführung in die Zellen
- Mischen Sie zwei Verbindungen, 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) Pyrimidine (compound 1: Abbildung 4A) und (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) Phenyl] Pyrimidine (compound 2: Abbildung 4 b) mit einem Masse-Verhältnis von 3:1 in eine Glasflasche. Bereiten Sie die Lösung insgesamt (75 mg zusammengesetzte 1 und 25 mg von zusammengesetzten 2) 100 mg.
- Stellen Sie die vorbereitete leere Zelle aus Schritt 1.1.7 auf einer heißen Bühne, wobei die Temperatur auf 80 ° C, eine Temperatur, bei der die Mischung von 2.1 in der isotropen Flüssigphase (Abbildung 5 ist). Stellen Sie die Mischung aus Schritt 2.1 in die Zelle mit einem Spatel und haarartige Tätigkeit. Halten Sie die Zellentemperatur bei 80 ° C für 30 min, dann kühlen Sie lassen auf Raumtemperatur mit einer Rate von ca. 5 ° C/Min. ab.
3. Probe Charakterisierung
- Statt einer Zelle gefüllt mit einer Mischung aus Schritt 2.2 auf einer heißen Phase zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren und mit Licht bestrahlen. Texturen des Gemisches mit wechselnden Temperatur von Raumtemperatur bis 80 ° C mit einer Rate von 5 ° C/min mit einem Mikroskop zu beobachten (und eine kurze-Pass-Filter mit Abstimmbereich von ~ 600 nm zur Verbesserung der Sichtbarkeit, wie nötig), und Flüssigkristall Phasen von identifizieren Polarisation mikrographen21 (Abbildung 6).
- Bestimmen Sie die Phase Sequenz und Übergang übergangstemperaturen aus der beobachteten Strukturen (Abbildung 5). Schätzen Sie für die SmC * Phase die spiralförmige Steigung als verdoppeln die Streifenbreite.
- Bestätigen die übergangstemperaturen erster Ordnung Phase der Mischung vorbereitet in 2.1 durch differentielle Thermoanalyse (DTA; siehe Tabelle der Werkstoffe und Anweisungen des Herstellers), wonach eine Spitze (oder Dip) Anomalie in einer Phase erster Ordnung Übergang (Abbildung 7).
(4) dielektrische und Magnetoelectric Messungen
- Bereiten Sie einen kommerziellen supraleitenden Magneten (siehe Tabelle der Materialien) mit Temperaturregler (2-400 K) und Magnetfeld (bis zu 9 T) ausgestattet.
- Vorbereiten eine hausgemachten Einlage für den supraleitenden Magneten, besteht aus drei Hauptteilen: Probenraum, eine Rute, einschließlich vier Koaxialkabel und Stecker terminal (Abb. 8A).
- Kleben Sie die Zelle in 2.2 auf der Probenraum des Einsatzes (Abbildung 8 b) vorbereitet. Verbinden Sie die zwei leitfähige Drähte der Zelle zu den Terminals (high und low) der Probenraum durch Löten. Stellen Sie sicher der Zelle Ausrichtung um ein magnetisches Feld in Richtung Parallel zu den Substraten der Zelle anwenden. Legen Sie einen Thermometer auf das größte Flugzeug der Zelle um die Probentemperatur genau zu messen und den Einsatz in der Supraleitende Magnet einführen.
- Schließen Sie die Anschluss-Terminals an ein LCR -Meter (siehe Tabelle der Materialien) mit Koaxialkabel. Messen Sie die Dielektrizitätskonstante als Funktion der Temperatur und Magnetfeld durch quasi-vier terminal Methoden mit dem LCR -Messgerät (siehe Angaben des Herstellers und unsere bisherige Arbeit16).
- Schließen Sie die Anschluss-Terminals an ein Elektrometer (siehe Tabelle der Materialien) mit Koaxialkabel. Messen Sie die Magnetfeld und Temperatur Abhängigkeit der aktuellen Verschiebung mit dem Elektrometer während fegt ein Magnetfeld und Temperatur mit einer Konstanten Rate (1,0 T/min für geschwungene Magnetfeld und 5 K/min für Temperatur fegen; siehe Anweisungen des Herstellers und unsere bisherige Arbeit16). Erhalten Sie elektrische Polarisation durch Integration die Verschiebung aktueller als Funktion der Zeit.
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Representative Results
Das Protokoll wird als Erfolg betrachtet, nur wenn die ME in Flüssigkristall Proben Wirkung beobachtet wird. Hier haben wir die direkte Wirkung auf mich in einer Flüssigkristall Probe vorbereitet durch die oben genannten Verfahren gemessen. Für die Messungen wurde ein Magnetfeld in der Ebene angewendet, mit dem Winkel geneigt um etwa 45° von der Reibung Richtung (senkrecht zur Smectic Schichten), da die größte magnetische Feld Induzierte Polarisation in dieser Konfiguration16erkannt wurde.
Abbildung 9A zeigt die Temperaturprofile der elektrische Polarisation. In der SmA * Phase entwickelt keine elektrische Polarisation mit oder ohne ein Magnetfeld, was bedeutet, dass die SmA * Phase nicht magnetoelectric ist. Dieses Ergebnis wird durch die Isotropie in der Ebene senkrecht zur Hauptachse, die normal auf die Smectic Schichten gut erklärt, der SmA * Phase mit Punkt Gruppe D∞ (betrachten Sie Spiegelsymmetrie brechen aus D∞h der SmA-Phase). In der SmC * Phase auf der anderen Seite entwickelt sich endliche Polarisation durch die Anwendung der Magnetfelder. Dieses Ergebnis zeigt eine Kopplung in der SmC * Phase der Flüssigkristall-ME und schlägt die Änderung in der molekularen Orientierung Staat aus der einfachen spiralförmige Zustand, in dem die Summe von p in den jeweiligen Schichten hebt.
Im Gegensatz zu der Entwicklung der elektrischen Polarisation ist die charakteristische Verbesserung der Dielektrizitätskonstante in der SmC * Phase durch ein magnetisches Feld (Abbildung 9 b) unterdrückt. Die Verbesserung in SmC * wird in den sog. Goldstone-Modus zugeschrieben, bekannt als eine charakteristische Weise in der SmC * Phase22,23. Dieser Modus entspricht die Phase Schwankungen in der azimutalen Ausrichtung der geneigte Richtung (linken Abbildung 9). Dieser Modus wird unterdrückt durch Anlegen eines Magnetfeldes (Rechte Abbildung Abbildung 9) aufgrund der magnetischen Anisotropie der konstituierenden Moleküle, die eine parallele Anordnung von n mit einem Magnetfeld bevorzugt, wie bereits berichtet,24, 25 , 26 , 27. die Unterdrückung des Goldstone-Modus bedeutet, dass ein Phasenübergang von der SmC * Phase zu einer Feld-induzierte Phase stattfindet, die ähnlich einem SSFLC Zustand (Abbildung 1). So führt die Anwendung eines magnetischen Feldes einen homogen orientierten Zustand von n, die das magnetische Feld induziert Ferroelektrischen Flüssigkristall (MIFLC) Zustand16benannt wurde.
Um eine einfache Ergebnis zeigt mir Aktivität des Ziels zu erhalten, haben wir Magnetfeld Abhängigkeit der elektrischen Polarisation bei fester Temperatur geprüft. Infolgedessen wurde es festgestellt, dass magnetisch induzierte elektrische Polarisation in der SmC * Phase während der Abwesenheit in der SmA * Phase (Abbildung 10A) vorhanden ist. Dies belegt eine direkte Me Aktivität des Gemisches studierte hier in der SmC * Phase, d. h. magnetisch gestimmten ferroelektrische Polarisation in einem Flüssigkristall. Die Unterdrückung der Dielektrizitätskonstante von einem Magnetfeld ist sichtbar (Abb. 10 b), geben weitere Hinweise auf die Realisierung des MIFLC Staates im Magnetfeld (Abbildung 10).
Abbildung 1: Schaltplan der molekularen Orientierung Staaten in mehreren Smectic Flüssigkristall Phasen. (A) der SmA SmC (B) und (C) SmC * Phasen, und (D) einem SSFLC Zustand. Blaue Stäbe, graue Flächen und Ocker Pfeile stellen durchschnittliche Orientierung stabförmige Moleküle, Smectic Schichten und elektrischen Dipolmomente bzw.. Hier sind die konstituierenden Moleküle achiral für (A) und (B) und chiralen für (C) und (D). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Vorbereitung der Flüssigkristall Zellen für Messungen von mir Wirkung. (A) schneiden und (B) Reinigung von ITO-beschichtete Glassubstrate im Ultraschallbad. (C) Spin-Coating von Polyimid auf der ITO-beschichtete Seite der Substrate. (D) Reiben der Substrate durch ein samttuch zu Flüssigkristall Moleküle entlang einer Richtung ausgerichtet. (E) Aufkleben der Substrate durch ein Epoxidharz mit Abstandhaltern und (F) , dass der Substrate und leitfähige Drähte von Silver einfügen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Übertragungsspektrum einer leeren Zelle. Zellenabstand (d) abgeschätzt werden bei lokalen Maxima im Spektrum von Wellenlängen (siehe Text). Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: molekulare Strukturen der in dieser Studie verwendeten Verbindungen. (A) 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) Pyrimidine und (B) (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) Phenyl] Pyrimidine. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 5: Übergang Phasenfolge des Gemisches aus Schritt 2.1. Hier bezeichnen Schrei., N *, und Iso., kristallin, chiralen nematische und isotrop Flüssigphasen, beziehungsweise. Numerische Werte repräsentieren die übergangstemperaturen Phase. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 6: Polarisation mikrographen Texturen des Gemisches. Aufnahmen von SmC (A) *, (B) SmA * (C) N * und (D) Iso. Phasen. Die Bilder von (A) und (B) wurden in der gleichen Gegend der Probe mit Licht durch eine kurz-Pass-Filter und von Ueda Et Al. 201716geändert wurden. Der Filter wurde eingesetzt, um die Sichtbarkeit der periodischen Struktur in der SmC * Phase zu erhöhen. A und P bezeichnen die Richtungen von zwei gekreuzten Polarisatoren sandwiching der Probenmaterials. Die Bilder in (C) und (D) ohne Filter gewonnen wurden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 7: differentielle Thermoanalyse (DTA) auf das Gemisch. Sternchen geben Peak (oder Dip) Anomalien im DBA, beobachtet die übergangstemperaturen erster Ordnung Phase entsprechen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 8: Fotos des Setups für mich Messungen. (A) ein Foto von der hausgemachten einfügen für eine Supraleitende Magnet und (B) eine vergrößerte Ansicht des Einsatzes im Probenraum. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 9: Temperaturprofile der dielektrischen Eigenschaften und Magnetfeld Unterdrückung des Goldstone-Modus. (A) elektrische Polarisation und (B) Dielektrizitätskonstante bei 100 Hz in ausgewählten Magnetfelder genommen. (C) eine schematische Darstellung der Unterdrückung des Goldstone-Modus. Diese Zahl wurde von Ueda Et Al. 201716geändert. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 10: direkte magnetoelectric und Magnetodielectric Wirkung. (A) Magnetfeld Profile von elektrische Polarisation und (B) Dielektrizitätskonstante bei 100 Hz in der SmC * (rot, bei 300 K) und SmA * (schwarz, 335 k) Phasen genommen. (C) schematische Darstellung des Mechanismus Betrieb Me Wirkung in dieser Studie beobachtet. Ein spiralförmige Molekulare Ausrichtung Zustand (linken) wandelt sich reversibel in eine homogen Molekulare orientierten Staat bezeichnet einen Zustand des MIFLC (rechts, siehe Text) durch die Anwendung eines Magnetfeldes B durch magnetische Anisotropie, wo Molekulare Ausrichtung bevorzugt parallel zur Richtung magnetischen Feldes sein. Diese Zahl wurde von Ueda Et Al. 201716geändert. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
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Discussion
Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass die erfolgreich hier beschriebenen Methoden die Kupplung in der Flüssigkristall ME gezeigt. Die beobachteten mich und Magneto-Dielektrikum Effekte verbunden mit dem Parlamentsbeschluss Übergang der molekularen Orientierung in einer festen Smectic Schichtaufbau kann. Die Schicht Normalenrichtung n0 in den Schichtaufbau kann jedoch auch geändert werden, durch Anlegen eines Magnetfeldes durch magnetische Anisotropie. Und zwar deshalb, weil die Moleküle eine parallele Anordnung von n und ein Magnetfeld durch ihre magnetische Anisotropie haben möchten. Die parallele Anordnung von n0 und ein Magnetfeld ist auch stabiler als die spiralförmige Zustand in der SmC * Phase, als der MIFLC Staat.
Die ME beobachten und Magneto-Dielektrikum Effekte erfolgreich, richtigen Schritte, um die SmC * Phase zu erhalten sind entscheidend. Vor den jeweiligen Messungen die Probe wird auf der isotropen Flüssigphase erhitzt und dann wird abgekühlt, die SmA * Phase auf NULL Magnetfeld um Schicht normal n0 entlang der reiben Richtung ausrichten. Andernfalls entsteht ein Feld Kühlung Verfahren aus der isotropen Flüssigphase mit hohe Fließfähigkeit im konstituierenden Moleküle in die SmA * Phase eine parallele Anordnung von n-0 mit einem Magnetfeld durch magnetische Anisotropie der Moleküle. Dann wird ein magnetisches Feld in der SmA * oder SmC * Phase, wo eine Smectic-Layer-Struktur gut entwickelt hat, aufgebracht, so dass wir die dielektrische Eigenschaft in den Smectic Phasen mit einer festen Schichtstruktur untersuchen kann.
Darüber hinaus ist ein entsprechende Zelloberfläche Effekt, der stark genug, um die Smectic-Layer-Struktur, aber schwach genug Flexibilitäten in Molekulare Orientierung geben fix ist auch entscheidend. Um ein optimales Gleichgewicht zwischen den beiden Staaten zu erreichen, muss man sich die besten Bedingungen für einen Zellenabstand Länge, reiben Stärke und Menge der chiralen Dotierstoff finden. Wenn die Oberflächenwirkung zu schwach ist, entwickelt sich nicht in der Smectic Phase die Ferroelectricity induziert. Inzwischen ist es zu stark, ein robusten SSFLC Zustand wird stabilisiert und kann nicht durch ein magnetisches Feld abgestimmt werden.
In diesem Dokument ist nur das Ergebnis eine direkte Wirkung auf mich vorgestellt. Flüssigkristall Zellen vorbereitet durch das Protokoll können jedoch auch genutzt werden, um ein Converse Wirkung auf mich, d. h., elektrische Feldsteuerung des Magnetismus zu untersuchen. Darüber hinaus die ME Effekt gegründet Flüssigkristalle so weit, wie z. B. hier veranschaulichten begleitet die Veränderung der molekularen Orientierung, die die optischen Eigenschaften von Flüssigkristallen dominiert. Daher soll die magnetische (elektrische) Veränderung der elektrischen Polarisation (Magnetisierung) gleichzeitig eine optische Wirkung Magneto-(Elektro-)28versorgen. Die Flüssigkristall Zellen, die durch das vorliegende Verfahren vorbereitet haben transparente Elektroden, so dass solche optischen Eigenschaften zusammen in der gleichen Probe erkundet werden können.
Flüssigkristall Phasen in der Regel um Raumtemperatur angezeigt, und somit Flüssigkristalle bieten eine gute Plattform für den Aufbau von Raumtemperatur mich Aktivitäten. Außerdem kann die Strategie bestätigt hier auf jede Flüssigkristalle angewendet werden, solange sie SmC * Phasen zeigen. So, anspruchsvollere mir Funktionalitäten sollen entwickelt werden, durch geeignete Wahl der Targetmaterialien ermöglicht.
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Disclosures
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Acknowledgments
Wir danken Prof. Takanishi für seine Hilfe in unserem Experiment. Wir danken auch DIC Corporation bietet die Verbindungen hier untersucht. Diese Arbeit wurde unterstützt durch Beihilfe für JSPS-Fellow (16J02711), JSPS KAKENHI Grant-Nummer 17H 01143 und das Programm für die führenden Graduate Schools "Interaktive Materialien Cadet Programm".
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Material | |||
| Compound 1: Figure 4(A) | DIC Co., Ltd. | –N/A | PYP-8O8 |
| Compound 2: Figure 4(B) | DIC Co., Ltd. | N/A | PYP-10O10F |
| ITO-coated glass substrates | Sigma-Aldrich Inc. | 703192-10PK | |
| Detergent | Wako Pure Chemical Industries, Ltd. | 031-10401 | |
| Alignment layer planer | JSR Co., Ltd. | AL1254 | |
| Spacer | Teijin Film Solutions Co., Ltd. | Q51-12 | |
| Glue | Huntsman Inc. | ARALDITE RT30 | For gluing two substrates |
| Glue | M&I Materials ltd. | Apiezon H Grease | For gluing a cell and homemade insert |
| Silver paste | Fujikura Kasei Co., Ltd. | D-753 | |
| Equipment | |||
| Ultrasonic cleaner | AS ONE Corp. | AS52GTU | |
| Spin coater | Mikasa Co. Ltd. | 1H-D7 | |
| Polarized optical microscope | Nikon Co., Ltd. | ECLIPSE LV100N POL | |
| Short-pass filter | Thorlabs Inc. | FB600-40 | |
| Optical spectrometer | Ocean Optics Inc. | USB2000+UV-VIS | |
| Differential thermal analyzer | Rigaku Co., Ltd. | Thermo plus EVO2 | |
| Superconducting magnet | Quantum Design Inc. | PPMS | |
| LCR meter | Keysight Technologies Ltd. | E4980A | |
| Electrometer | Keithley Instruments Inc. | 6517A |
References
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