Waiting
Login processing...

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

Engineering

Измерения в жидких кристаллов сегнетоэлектриков поляризации, магнитно настроенный

Published: August 15, 2018 doi: 10.3791/58018

Summary

В настоящем докладе мы представляем протокол для изучения прямых магнитоэлектрическим эффекты, т.е., индукции сегнетоэлектриков поляризации, применяя магнитные поля, в жидких кристаллов. Этот протокол обеспечивает уникальный подход, поддерживаемых мягкость жидких кристаллов, чтобы достичь комнатной температуры magnetoelectrics.

Abstract

Материалы, показаны явления сцепления между (Ферро) электричество и магнетизм, т.е., магнитоэлектрическим эффекты, привлекли большое внимание из-за их потенциального применения технологий будущих устройств, таких как датчики и хранения. Однако, традиционные подходы, которые обычно используют материалы, содержащие магнитные ионов металлов (или радикалов), есть серьезная проблема: только несколько материалы были найдены показать связь явлений при комнатной температуре. Недавно мы предложили новый подход к достижению комнатной температуре magnetoelectrics. В отличие от традиционных подходов наши альтернативное предложение фокусируется на совершенно другой материал, «жидкий кристалл», свободной от магнитных ионов металлов. В таких жидких кристаллов магнитное поле может использоваться для управления состоянием ориентационного составных молекул и соответствующей электрической поляризации через магнитной анизотропии молекул; Это беспрецедентный механизм магнитоэлектрическим эффекта. В этом контексте этот документ обеспечивает протокол для измерения сегнетоэлектрические свойства под воздействием магнитного поля, то есть прямой магнитоэлектрическим эффект, в жидких кристаллов. С методом, описанных здесь мы успешно обнаружен магнитно настроенный электрическая поляризация в фазе хиральная smectic C жидкого кристалла при комнатной температуре. Наряду с гибкостью составных молекул, который непосредственно затрагивает магнитоэлектрическим ответы, введен метод будет служить чтобы жидкий кристалл клетки, чтобы приобрести больше функций как комнатной температуре magnetoelectrics и связанного оптические материалы.

Introduction

Исследования на магнитоэлектрическим (меня) эффект, индукционная электрическая поляризация (намагниченности) магнитного поля (электрический), была сосредоточена на роман типы приложений, таких как датчики и технологии хранения. С недавнего исследования на меня Мультиферроики1,2,3,4, целевых систем в области меня исследование распространяются на различные типы твердотельных материалов, в том числе неорганических, органических, и металл органических структур, используя спин решетка муфты ловко5,6,,78,9. Однако температура операция, которая должна быть выполнена для практического использования меня материалы с их ME муфты, по-прежнему является сложным вопросом, и очень ограниченное количество однофазных материалы были зарегистрированы как комнатной температуры magnetoelectrics на сегодняшний день10.

Жидкие кристаллы, которые обладают ориентационного заказ, иногда с частичной позиционные один, также были изучены в отношении меня материалы в последние годы11,12,13,14, 15. одним из преимуществ жидких кристаллов, как мне материалов является их температура эксплуатации, как жидкокристаллические фазы обычно стабилизировалась около комнатной температуре. Пример мне жидких кристаллов сообщили пока является составной между магнитных нано тромбоцитов с перпендикулярной магнитной анизотропии и жидких кристаллов, показаны нематические этап, известный как этапа простейших жидкокристаллических обладая только одномерный ориентационного порядка15. Он показывает мне эффект, Конверс индукции намагниченности от электрического поля, через электрическое поле манипуляции спаренных тромбоцитов и молекулярной ориентации.

Совсем недавно, еще одна уникальная стратегия учредить ME эффект в жидких кристаллах была предлагаемая16. Суть этой стратегии заключается в создании хиральная smectic фаза C (SmC *) с одномерный позиционные порядка, что приводит к рассеянным слоя структура под названием smectic слой. Одной из характерных особенностей этапа SmC является, что молекулярной ориентации вектора n сочетается с местной Электрический дипольный момент p. Эта связь обеспечивается сочетание наклонена ориентации стержня как составных молекул smectic слой нормального n0 и хиральности индуцированной зеркало (и инверсии) симметрии в молекулах. С точки зрения симметрии, бывший сменяется симметрии от Dh (так называемый этап SmA, рис. 1A) C2h (так называемый SmC фаза, рис. 1B) и Последний ломает зеркальной симметрии C2h , так что симметрии уменьшается в2 C(SmC * фазы, смотреть каждый слой в Рисунок 1 c). В каждом SmC * слое допускается наличие конечных поляризации вдоль оси2 C, который является нормальным n0 и n. Сильная связь между n и p имеет важное значение для Сегнетоэлектричество в жидких кристаллов. В SmC * фазы n выравнивает спиралевидные образом через слой за слоем (рис. 1 c), и таким образом нет никакого макроскопических поляризации. Сегнетоэлектричество в таких жидких кристаллов достигается с помощью сильного поверхности эффекты, которые стабилизировать состояние однородно ориентированной n известен как поверхность стабилизированный сегнетоэлектрических жидких кристаллов (SSFLC) государство (рис. 1 d). Следует отметить, что сегнетоэлектриков поляризации разворота всегда сопровождает переключения бистабильный ориентации государств через связь между n и p-17. Как обратный эффект изменение молекулярной ориентации этапа SmC, как ожидается, привести к изменению в электрической поляризации. Благодаря магнитной анизотропии, вызванные спинов на магнитные элементы и/или ароматических колец в молекулы жидких кристаллов и гибкость n в-жидкокристаллический состоянии из-за слабых молекулярных взаимодействий, чем в состоянии твердый кристалл n — также перестраиваемый с помощью магнитного поля. Таким образом этапа SmC может трансформироваться в магнитные поле индуцированной однородно ориентированной состояние похоже на состояние SSFLC. Таким образом мне эффект, прямой индукции электрической поляризацией магнитным полем, достигается как развитие макроскопических электрическая поляризация индуцируется однородной выравнивание n в сочетании с p, во всех слоях.

Мы ввести процедуры для подготовки жидкий кристалл клетки для расследования меня муфты и методологий для выявления ME эффект. Метод для подготовки жидкого кристалла клеток было сообщено в ранее подробно18. Здесь мы изменили этот метод для меня и диэлектрических измерений. С методом, описанных здесь мы обнаружили магнитно настроенный электрической поляризации, то есть, мне эффект, прямой в жидкий кристалл, показаны стадии SmC при комнатной температуре.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовка жидкокристаллические клеток и определение разрыва ячейки

  1. Подготовка клетки жидкокристаллический
    1. Вырезать стеклянные подложки, покрытые Индий/Оксидно оловянные (ИТО) на одной стороне в желаемый размер (типичный размер: 10 x 10 x 1.1 мм, рис. 2A). Чтобы вырезать подложек, скретч линии на их лице с стеклорез и разорвать излишки стекла вручную.
    2. Мыть, хрусталя субстратов с помощью моющего средства в ультразвуковой ванне на 35 кГц для 30 минут промойте их с дейонизированной водой в ультразвуковой ванне для 10 min. заменить деионизированной воды и промойте субстрата 5 раз для удаления загрязнений (Рисунок 2Б). Сдуть оставшуюся воду с воздуха тряпкой пистолет с осторожностью, чтобы не коснуться широкого лица субстратов.
    3. Стекать полиимида решения (выравнивание слоя рубанка в Таблице материалов) на стороне Ито покрытием промывают субстратов и спин пальто решения при 5000 об/мин за 30 s (рис. 2 c). Выпекать субстратов на 200 ° C за 1 ч до удаления растворителя и лечения тонких пленок полиимида.
    4. Положите подложек на сцене XZ так что Ито покрытием и полиимидные сторона субстратов обращена вверх. Место подложек под ролик покрыт бархатные ткани и исправить, субстраты, воздуха, аспирации (Рисунок 2D). Приложите равномерное и мягкое давление на подложки с роликом, регулируя высоту этапа.
      Примечание: Здесь, на стадии XZ выступил цеха в университете Осаки.
    5. Постепенно поворачивайте валик и переместить сцену и обратно под ролик 5 раз вдоль по горизонтали руб субстратов бархатной тканью. Окунуть потер субстратов в изопропиловый спирт в стеклянной посуде 10 – 50 мл на 1 мин для удаления загрязнений и высушите их при 80 ° C на несколько минут.
    6. Клей двух подложек вместе с 12 мкм толщина плоский смолы фильмов как распорки. Обратите внимание, что клей точки размещаются только на краю субстратов и внутренней стороны клееный субстратов покрыты Ито и водоплавающих. Убедитесь, что напротив субстратов были потер внешних и слегка сдвинуты (около 2 мм) для обеспечения достаточно пространства для электрических терминалов на обоих субстратов (Рисунок 2E).
    7. Клей проведения проводов на вышеупомянутых пробелов для терминалов с использованием серебра проведения пасты (Рисунок 2F). Выпекать субстратов с проводящих проводов при 150 ° C за 1 ч до удаления растворителя в серебряные проводящих пасты.
  2. Определение ячеек разрыва 19
    1. Облучить пустые ячейки, подготовленный в 1.1.7 с белым светом, пропагандирующих нормальной в их широком лице. Измерение спектров передачи, используя оптический спектрометр и наблюдать псевдо-синусоидальных колебаний (рис. 3), который появляется из-за эффекта Фабри-Pérot20.
    2. Оценить разрыва ячейки d с помощью отношения d = λ1λ2/2 (λ2-λ1), где волны λ1 и λ 2 обозначения пару смежных пик-волн в спектрах передачи.

2. Подготовка смеси жидких кристаллов и введение в клетки

  1. Смешать два соединения, пиримидинов 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) (соединение 1: Рисунок 4A) и (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) фенил] пиримидинов (соединения 2: Рисунок 4B) с массового соотношении 3:1 в стеклянный флакон. Подготовка 100 мг раствора в общей сложности (75 мг смеси 1 и 25 мг смеси 2).
  2. Положите подготовленные пустую ячейку из шага 1.1.7 на горячей сцене, сохраняя температуру при 80 ° C, температура в котором смесь от 2.1 находится в изотропной жидкой фазы (рис. 5). Ввести смесь из шага 2.1 в ячейку с помощью шпателя и капиллярных действий. Поддерживать температуру клеток при 80 ° C за 30 минут, а затем охладить до комнатной температуры со скоростью около 5 ° C/мин.

3. образец характеристика

  1. Место ячейки заполнены смесью из шага 2.2 на горячей сцене между двумя скрещенными поляризаторами и излучают свет. Соблюдать текстур в смеси с изменением температуры от комнатной температуры до 80 ° C со скоростью до 5 ° C/мин с помощью микроскопа (и короткие pass фильтр с диапазон ~ 600 Нм для повышения видимости, при необходимости) и определить-жидкокристаллический фазы от микроскопии поляризации21 (рис. 6).
  2. Определите фазу перехода последовательности и переход температур от наблюдаемых текстур (рис. 5). Для SmC * фазы оценивают спиралевидные шаг как двойной ширины полосы.
  3. Подтвердить фаза первого порядка перехода температуры смеси, подготовленный в 2.1 Дифференциальный термический анализ (ДТА; см Таблицу материалы и инструкции производителя), которая обеспечивает пик (или dip) аномалия на этапе первого порядка Переход (рис. 7).

4. диэлектрических и магнитоэлектрическим измерения

  1. Подготовка коммерческих сверхпроводящего магнита (см. Таблицу материалы) оснащены контроллеры температуры (2-400 K) и магнитного поля (до 9 Т).
  2. Подготовить домашнее вставки для сверхпроводящий магнит, который состоит из трех основных частей: пример пространства, стержень, включая четыре коаксиальный кабель и разъем терминала (рис. 8A).
  3. Клей клеток, подготовленный в 2.2 на пример пространства вставки (Рисунок 8B). Подключите два проводящих проводов клетки к клеммам (высокая и низкая) образца пространства путем пайки. Убедитесь в том, ориентации клетки с тем чтобы применить магнитного поля в направлении параллельно на поверхности клетки. Поместите термометр в плоскости широкой ячейки для того, чтобы точно измерить температуру образца и внедрить insert в сверхпроводящий магнит.
  4. Подключите разъем терминалов к счётчикам LCR (см. Таблицу материалы) с коаксиальных кабелей. Измерьте диэлектрическая константа как функция температуры и магнитного поля методами квази четыре терминала с Непрерывной метр (см с инструкциями производителя и наши предыдущие работы16).
  5. Подключите разъем терминалов к электрометр (см. Таблицу материалы) с коаксиальных кабелей. Измерения магнитного поля и температурной зависимости ток смещения с электрометр во время радикальных магнитного поля и температуры с постоянной скоростью (1,0 Т/мин для радикальных магнитного поля и 5 K/мин для радикальных температуры; см. инструкции производителя и наши предыдущие работы16). Получение электрической поляризации путем интеграции перемещение текущей как функция времени.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Протокол считается успешным, только если ME эффект в образцах, жидкий кристалл наблюдается. Здесь мы измерили прямой меня эффект в образец жидкокристаллического, подготовленный вышеупомянутой процедуры. Для измерений с углом наклона около 45 ° от направления растирание (нормальный smectic слои), потому что крупнейший магнитные поле индуцированной поляризации был обнаружен в этой конфигурации16был применен в плоскости магнитного поля.

Рис. 9A показывает температурные профили электрической поляризации. В фазе SmA * не электрическая поляризация развивается с или без магнитного поля, означает, что этапа SmA не магнитоэлектрическим. Этот результат объясняется хорошо изотропии в плоскости, перпендикулярной к главной оси, которая является нормальной в smectic слои, группы D этапа SmA * с точкой (рассмотреть зеркальной симметрии от Dh SmA фазы). В SmC * фазы с другой стороны, конечное поляризации развивается путем применения магнитных полей. Этот результат демонстрирует ME муфты в фазе SmC * жидкого кристалла и предлагает изменения в состоянии молекулярной ориентации от простой спиралевидные государства, в котором сумма p в соответствующих слоях отменяет.

В отличие от развития электрической поляризации характерным повышение диэлектрическая константа в стадии SmC подавляется магнитного поля (рис. 9B). Увеличение от SmC приписывается так называемый режим Голдстоуна, который известен как характерный режим в SmC * фазы22,23. Этот режим соответствует фаза колебаний в азимутальной ориентации наклонена направления (левая панель рис. 9C). Этот режим подавляется путем применения магнитное поле (правая панель рис 9C) благодаря магнитной анизотропии составных молекул, который предпочитает Параллельное расположение n с магнитным полем, как сообщалось ранее,24, 25 , 26 , 27. подавление Голдстоуна режиме показывает, что фазовый переход происходит от этапа SmC на поле индуцированной этап, который похож на SSFLC состояние (рис. 1 d). Таким образом применение магнитного поля индуцирует однородно ориентированного государства n, который был назван магнитные поле индуцированной сегнетоэлектриков-жидкокристаллический (MIFLC) государства16.

Чтобы получить прямой результат, показывая мне деятельность целевого, мы исследовали зависимость магнитного поля электрической поляризации при фиксированной температуре. В результате было установлено, что магнитно индуцированных электрическая поляризация присутствует в SmC * этапа пока отсутствует в фазе SmA * (Рисунок 10А). Это обеспечивает прямые свидетельства о ME активности смеси учился здесь в SmC * фазы, то есть, в жидких кристаллов сегнетоэлектриков поляризации, магнитно настроенный. Подавление диэлектрическая константа магнитного поля является очевидным (рис. 10б), давая дополнительные доказательства осуществления MIFLC государства в магнитном поле (рис. 10 c).

Figure 1
Рисунок 1: схема молекулярной ориентации государств в несколько этапов жидкокристаллические smectic. SmA, SmC (B) и (C) SmC * фазы (A) и (D) в SSFLC состояние. Синий стержней, серый самолеты и охра стрелки представляют средний ориентации стержня как молекулы, smectic слои и электрических дипольных моментов, соответственно. Здесь составных молекул ахиральных для (A) и (B) и хиральный (C) и (D). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: подготовка жидкий кристалл клетки для измерений меня эффект. (A) резки и (B) очистка стекла ITO-покрытием субстратов в ультразвуковой ванне. (C) спин покрытие из полиимида на стороне Ито покрытием субстратов. (D) трущихся субстратов, бархат ткань, чтобы сделать жидкий кристалл молекулы выровнять вдоль одного направления. (E) наклеивание субстратов, эпоксидная смола с прокладками и (F) , что субстратов и проводящих проводов серебро вставить. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3: передача спектр пустую ячейку. Клетки разрыв (d) могут быть оценены от волн на локальные максимумы в спектре (см. текст). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4: молекулярные структуры соединений, используемые в данном исследовании. (A) 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) пиримидина и (B) (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy)-фенил] пиримидинов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 5
Рисунок 5: последовательность перехода фазы смеси от шаг 2.1. Здесь Cry., N * и Iso. обозначают кристаллический, хиральные нематические и изотропной жидкой фазы, соответственно. Численные значения представляют собой этап перехода температур. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 6
Рисунок 6: микроскопии поляризации текстур смеси. Микроскопии (A) SmC *, (B) SmA *, (C) N * и (D) Iso. фазы. Изображения (A) и (B) были взяты в том же районе образца с света, проходящего через фильтр короткий перевал и были изменены Уэда et al. 201716. Фильтр, была использована для повышения видимости периодической структуры в стадии SmC. A и P обозначить направления двумя скрещенными поляризаторами сэндвич образца. Изображения в (C) и (D) были получены без фильтра. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 7
Рисунок 7: Дифференциальный термический анализ (ДТА) на смеси. Звездочки показывают пик (или dip) аномалии, наблюдается в DTA, которые соответствуют фазе первого порядка перехода температур. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 8
Рисунок 8: фотографии установки для меня измерений. (A) фото домашнее вставить сверхпроводящий магнит и (Б) увеличенное изображение вставки в пространстве образца. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 9
Рисунок 9: температурные профили диэлектрические свойства и магнитного поля подавления режима Голдстоуна. (A) электрическая поляризация и (B) диэлектрическая константа в отдельных магнитных полей частотой 100 Гц. (C) схематическая иллюстрация подавления режима Голдстоуна. Эта цифра была изменена Уэда et al. 201716. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 10
Рисунок 10: прямые магнитоэлектрическим эффект и эффект магнитодиэлектрических. (A) магнитное поле Профили электрической поляризации и (B) диэлектрической постоянной, принятых на 100 Гц в SmC * (красный, при 300 K) и SmA * (чёрный, на 335 K) этапов. (C) схематическая иллюстрация работы механизма ME эффект наблюдается в этом исследовании. Спиралевидные молекулярной ориентации государства (левая панель) обратимо превращается в однородно молекулярной ориентированных состояние называется состояние MIFLC (правая панель, см. текст), применяя магнитного поля B через магнитной анизотропии, где молекулярные ориентация предпочитает быть параллельна оси магнитного поля. Эта цифра была изменена Уэда et al. 201716. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Результаты экспериментов показали, что методы, описанные здесь успешно продемонстрировала ME муфты на жидких кристаллах. Наблюдаемые меня и магнито диэлектрические эффекты могут быть связаны с ориентационного переходом молекулярной ориентации в структуре слоя фиксированной smectic. Однако слой нормальное направление n0 в структуре слоя может также изменено путем применения магнитного поля через магнитной анизотропии. Это потому, что молекулы предпочитают иметь механизм параллельных n и магнитного поля через их магнитной анизотропии. Параллельное расположение n0 и магнитное поле также более стабильным, чем спиралевидные государство в SmC * фазы, как состояние MIFLC.

Соблюдать ME и магнито диэлектрические эффекты успешно, надлежащие шаги для получения этапа SmC имеют решающее значение. До соответствующих измерений образец нагревается до изотропной жидкой фазы и затем охлаждают до этапа SmA * на нулевой магнитного поля для того, чтобы выровнять слой нормального n0 вдоль направления трения. В противном случае поле охлаждения процедура от изотропной жидкой фазы с высокой текучестью в составных молекул к этапу SmA разрабатывает механизм параллельных n0 с магнитным полем через магнитной анизотропии молекул. Затем магнитное поле применяется в SmA * или SmC * фазы, где имеет развитую структуру слоя smectic, так что мы может изучить диэлектрические свойства в smectic фазы с фиксированной слоя.

Кроме того важно также соответствующие клетк поверхности эффект, что является достаточно сильным, чтобы исправить smectic слоя но слабых достаточно, чтобы дать гибкостей в молекулярной ориентации. Для достижения оптимального баланса между двумя государствами, надо найти лучшие условия клетки разрыв длины, сила трения и количество хиральных примеси. Если поверхности эффект слишком слаб, smectic этап, который индуцирует Сегнетоэлектричество не развиваются. Тем временем если это слишком сильным, надежные SSFLC состояние стабилизируется и не могут быть настроены с помощью магнитного поля.

В настоящем документе представлена только результат прямого меня эффект. Однако жидкий кристалл клетки, подготовленный протокол может использоваться также для изучения Конверс меня эффект, т.е., электрическое поле управления магнетизма. Кроме того ME эффект создан в жидких кристаллов настолько далеко, что продемонстрировали здесь, включая сопровождает изменение молекулярной ориентации, которая доминирует оптических свойств жидких кристаллов. Таким образом ожидается, что магнитные (электрические) изменения в электрической поляризации (намагниченности) одновременно обеспечить магнито-(электро-) оптический эффект28. Жидкокристаллический клетки, подготовленный нынешнего метода имеют прозрачные электроды, так что такие оптические свойства могут быть изучены вместе в том же образце.

Жидкокристаллический фазы обычно появляются вокруг комнатной температуре, и таким образом жидких кристаллов обеспечивают хорошую платформу для установления комнатной температуре меня деятельности. Кроме того стратегия, подтвердил здесь может применяться для любых жидких кристаллов, до тех пор, как они показывают SmC * фазы. Таким образом, более сложные меня функциональные возможности, как ожидается, будут разрабатываться, позволяя правильного выбора целевой материалы.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgments

Мы благодарим профессора Takanishi за его помощь в нашем эксперименте. Мы также благодарим DIC корпорации для обеспечения соединений учился здесь. Эта работа была поддержана субсидий для страниц JSP парень (16J02711), номер гранта KAKENHI JSP-страницы 17H 01143 и программы для ведущих выпускник школы «Интерактивные материалы Кадетская программа».

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Eerenstein, W., Mathur, N. D., Scott, J. F. Multiferroic and magnetoelectric materials. Nature. 442, 759-765 (2006).
  2. Cheong, S. -W., Mostovoy, M. Multiferroics: A magnetic twist for ferroelectricity. Nature Materials. 6, 13-20 (2007).
  3. Tokura, Y., Seki, S., Nagaosa, N. Multiferroics of spin origin. Reports on Progress in Physics. 77, 076501 (2014).
  4. Fiebig, M., Lottermoser, T., Meier, D., Trassin, M. The evolution of multiferroics. Nature Reviews Materials. 1, 16046 (2016).
  5. Kagawa, F., Horiuchi, S., Tokunaga, M., Fujioka, M., Tokura, Y. Ferroelectricity in a one-dimensional organic quantum magnet. Nature Physics. 6, 169-172 (2010).
  6. Stroppa, A., et al. Electric Control of magnetization and interplay between orbital ordering and ferroelectricity in a multiferroic metal-organic framework. Angewandte Chemie International Edition. 50, 5847-5850 (2011).
  7. Wang, W., et al. Magnetoelectric coupling in the paramagnetic state of a metal-organic framework. Science Reports. 3, 2024 (2011).
  8. Gómez-Aguirre, L. C., et al. Magnetic ordering-induced multiferroic behavior in [CH3NH3][Co(HCOO)3] metal-organic framework. Journal of the American Chemical Society. 138, 1122-1125 (2016).
  9. Qin, W., Xu, B., Ren, S. An organic approach for nanostructured multiferroics. Nanoscale. 7, 9122-9132 (2015).
  10. Scott, J. F. Room-temperature multiferroic magnetoelectrics. NPG Asia Materials. 5, e72 (2013).
  11. Suzuki, K., et al. Influence of applied electric fields on the positive magneto-LC effects observed in the ferroelectric liquid crystalline phase of a chiral nitroxide radical compound. Soft Matter. 9, 4687-4692 (2013).
  12. Domracheva, N. E., Ovchinnikov, I. V., Turanov, A. N., Konstantinov, V. N. EPR detection of presumable magnetoelectric interactions in the liquid-crystalline state of an iron mesogen. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 269, 385-392 (2004).
  13. Tomašovičová, N., et al. Capacitance changes in ferronematic liquid crystals induced by low magnetic fields. Phys. Rev. E. 87, 014501 (2013).
  14. Lin, T. -J., Chen, C. -C., Lee, W., Cheng, S., Chen, Y. -F. Electrical manipulation of magnetic anisotropy in the composite of liquid crystals and ferromagnetic nanorods. Applied Physics Letters. 93, 013108 (2008).
  15. Mertelj, A., Osterman, N., Lisjak, D., Čopič, M. Magneto-optic and converse magnetoelectric effects in a ferromagnetic liquid crystal. Soft Matter. 10, 9065-9072 (2014).
  16. Ueda, H., Akita, T., Uchida, Y., Kimura, T. Room-temperature magnetoelectric effect in a chiral smectic liquid crystal. Applied Physics Letters. 111, 262901 (2017).
  17. Clark, N. A., Lagerwall, S. T. Submicrosecond bistable electro-optic switching in liquid crystals. Applied Physics Letters. 36, 899-901 (1980).
  18. Vantomme, G., Gelebart, A. H., Broer, D. J., Meijer, E. W. Preparation of liquid crystal networks for macroscopic oscillatory motion induced by light. Journal of Visualized Experiments. (127), e56266 (2017).
  19. Yang, K. H. Measurements of empty cell gap for liquid-crystal displays using interferometric methods. Journal of Applied Physics. 64 (9), 4780-4781 (1988).
  20. Born, M., Wolf, E. Principles of Optics. , 6th ed, Pergamon. New York. (1987).
  21. Dierking, I. Textures of Liquid Crystals. , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. Weinheim, FRG. (2003).
  22. Filipič, C., et al. Dielectric properties near the smectic-C* -smectic-A phase transition of some ferroelectric liquid-crystalline systems with a very large spontaneous polarization. Physics Review A. 38, 5833-5839 (1988).
  23. Carlsson, T., Žekš, B., Filipič, C., Levstik, A. Theoretical model of the frequency and temperature dependence of the complex dielectric constant of ferroelectric liquid crystals near the smectic-C* -smectic-A phase transition. Physics Review A. 42, 877-889 (1990).
  24. Michelson, A. Physical realization of a Lifshitz point in liquid crystals. Physical Review Letters. 39, 464 (1977).
  25. Muševič, I., Žekš, B., Blinc, R., Rasing, T., Wyder, P. Phase diagram of a ferroelectric chiral smectic liquid crystal near the Lifshitz point. Physical Review Letters. 48, 192 (1982).
  26. Muševič, I., Žekš, B., Blinc, R., Rasing, T., Wyder, P. Dielectric study of the modulated smectic C*-uniform smectic C transition in a magnetic field. Physica Status Solidi(b). 119, 727-733 (1983).
  27. Blinc, R., Muševič, I., Žekš, B., Seppen, A. Ferroelectric liquid crystals in a static magnetic field. Physica Scripta. 35, 38-43 (1991).
  28. Blinov, L. M. Electrooptical and Magnetooptical Properties of Liquid Crystals. , Wiley-Interscience. (1983).

Tags

Машиностроение выпуск 138 магнитоэлектрическим эффект жидкий кристалл хиральности Сегнетоэлектричество магнетизм оптика комнатной температуре операции
Измерения в жидких кристаллов сегнетоэлектриков поляризации, магнитно настроенный
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Ueda, H., Akita, T., Uchida, Y.,More

Ueda, H., Akita, T., Uchida, Y., Kimura, T. Measuring Magnetically-Tuned Ferroelectric Polarization in Liquid Crystals. J. Vis. Exp. (138), e58018, doi:10.3791/58018 (2018).

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