Waiting
Login processing...

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

Engineering

Måle magnetisk-innstilt Ferroelectric polarisering i flytende krystaller

Published: August 15, 2018 doi: 10.3791/58018

Summary

I denne rapporten presenterer vi en protokoll for å undersøke direkte magnetoelectric effekter, dvs, induksjon av ferroelectric polarisering av å anvende magnetfelt, i flytende krystaller. Denne protokollen gir en unik tilnærming, støttet av mykhet på flytende krystaller, å oppnå romtemperatur magnetoelectrics.

Abstract

Materialer viser kopling fenomener mellom (ferro) elektrisitet og magnetisme, i.e.magnetoelectric effekter, har tiltrukket seg mye oppmerksomhet potensielle programmene for fremtidige enheten teknologier som sensorer og lagring. Men konvensjonelle tilnærminger, som vanligvis benytte materialer som inneholder magnetiske metall ioner (eller radikaler), har et stort problem: bare noen få materialer har blitt funnet for å vise koblingen fenomener ved romtemperatur. Nylig foreslått vi en ny tilnærming for å oppnå romtemperatur magnetoelectrics. I motsetning til konvensjonelle metoder fokuserer vår alternativt forslag på et helt annet materiale, "flytende krystall», fri fra magnetiske metall ioner. I slike flytende krystaller, kan et magnetisk felt brukes til å kontrollere orientational staten konstituerende molekyler og tilsvarende elektriske polarisering gjennom magnetiske anisotropy av molekylene; Det er en enestående mekanisme magnetoelectric effekt. I denne sammenheng gir dette dokumentet en protokoll for å måle ferroelectric egenskaper av et magnetfelt, som er direkte magnetoelectric effekten, i flytende krystall. Med metoden detaljert her oppdaget vi ble magnetisk-innstilt elektrisk polarisering i chiral smectic C fase av flytende krystall ved romtemperatur. Tatt sammen med fleksibilitet konstituerende molekyler, som direkte påvirker magnetoelectric svarene, introduserte metoden vil tjene til å tillate flytende krystall celler å erverve flere funksjoner som romtemperatur magnetoelectrics og tilhørende optisk materiale.

Introduction

Forskning på det magnetoelectric (meg) effekt, induksjon av elektrisk polarisering (magnetization) med et magnetisk felt som (elektrisk), har vært rettet mot romanen programtypene som sensorer og lagringsteknologier. Med nyere studier på meg multiferroics1,2,3,4, målsystemene innen meg studien er utvidet til ulike typer SSD materialer, inkludert uorganisk, organisk, og Metal-organisk rammer, ved å benytte spin-gitter koblinger dexterously5,6,7,8,9. Imidlertid romtemperatur operasjon, som må oppfylles for praktisk utnyttelse av meg materialer med deres ME koblinger, er fortsatt et utfordrende problem, og et svært begrenset antall enfase materialer har blitt rapportert som romtemperatur magnetoelectrics hittil10.

Flytende krystaller, som har en orientational ordre, noen ganger med en delvis posisjonelle, har også blitt undersøkt med hensyn til meg materialer i årene11,12,13,14, 15. en av fordelene med flytende krystaller som meg materialer er operasjonen temperaturen, som flytende krystall faser er vanligvis stabilisert seg rundt romtemperatur. Et eksempel på meg flytende krystaller rapportert så langt er sammensatt mellom magnetiske nano-blodplater med vinkelrett magnetiske anisotropy og flytende krystaller viser nematic fase, kjent som den enkleste flytende krystall fasen har bare endimensjonal orientational for15. Det viser snakke meg effekt, induksjon av magnetization av et elektrisk felt, gjennom elektrisk felt manipulering av kombinert blodplater og molekylære orientering.

Nå nylig, en annen unik strategi å etablere ME effekt i flytende krystaller var foreslåtte16. Fokus for denne strategien er å skape en chiral smectic C (SmC *) fase med endimensjonal posisjonelle rekkefølge, noe som resulterer i et diffust lagstruktur kalt smectic laget. En karakteristikk av SmC * fasen er at en molekylær orientering vektor n er kombinert med en lokal elektrisk dipol øyeblikk p. Denne sammenhengen tilbys av kombinasjonen av skrå retningen av rod-lignende konstituerende molekyler med hensyn til smectic lag normal n0 og chiralitet-indusert speilet (og inversjon) symmetri bryte molekyler. Fra synspunktet til symmetrier, tidligere endres symmetri Dh (såkalte SmA fase, figur 1A) til C2h (den såkalte SmC fasen figur 1B), og sistnevnte bryter speil symmetri C2h slik at symmetri reduseres til C2 (SmC * fasen, se hvert lag i figur 1 c). Hvert SmC * lag tillates tilstedeværelsen av begrenset polarisering langs C2 aksen, som er vanlig for både n0 og n. Sterk kopling mellom n og p er viktig for ferroelectricity i flytende krystaller. I SmC * fase, n justerer på helicoidal måte gjennom lag på lag (figur 1 c), og dermed er det ingen makroskopiske polarisering. Ferroelectricity i slike flytende krystaller oppnås ved å bruke sterk overflaten effekter, som stabiliserer homogent orientert delstaten n kjent som en overflate-stabilisert ferroelectric flytende krystall (SSFLC) tilstand (figur 1 d). Det bør bemerkes at ferroelectric polarisering reversering alltid følger en veksling av bi-stabil retning USA gjennom koblingen mellom n og p17. Som den inverse effekten, er en endring i molekylær retning av SmC * fasen forventet å gi opphav til en endring i elektrisk polarisering. Magnetiske anisotropy forårsaket av spinn på magnetiske elementer og/eller aromatiske ringer i flytende krystall molekyler og fleksibiliteten til n i flytende krystall tilstand på grunn av svakere molekylære interaksjoner enn i en solid krystall tilstand, er n også tunable av et magnetfelt. Dermed kan SmC * fasen bli forvandlet til en magnetisk-feltet-indusert homogent orientert tilstand lik en SSFLC tilstand. Derfor er direkte meg effekt, induksjon av elektrisk polarisering av et magnetfelt, oppnådd som utviklingen av makroskopisk elektrisk polarisering er indusert av en homogen justering av n kombinert med p, i alle lagene.

Vi introdusere prosedyrer for å forberede flytende krystall celler etterforskningen av meg koblinger og metoder å oppdage ME effekt. Metode for utarbeidelse av flytende krystall celler ble rapportert i detalj tidligere18. Her endret vi denne metoden for dielektrisk og meg målinger. Med metoden finnesher oppdaget vi magnetisk-innstilt elektrisk polarisasjon, dvs direkte meg effekt, i flytende krystall viser SmC * fasen ved romtemperatur.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. forberedelse av flytende krystall celler og fastsettelse av cellen gapet

  1. Utarbeidelse av flytende krystall celler
    1. Kuttet glass underlag belagt med indium/tinn-oxide (ITO) på den ene siden til ønsket størrelse (typisk størrelse: 10 x 10 x 1.1 mm, figur 2A). For å kutte substrater, avlyse en linje på ansiktet med et glass cutter og bryte overflødig glass manuelt.
    2. Vask kuttet glass substrater bruk et vaskemiddel i ultralydbad ved 35 kHz for 30 min. skyll med deionisert vann i ultralydbad for 10 min. Erstatt vaskebuffer vann og skyll substrater 5 ganger for å fjerne forurensninger (figur 2B). Blåse av gjenværende vann med en luft-støvkost-gun med forsiktighet for ikke å berøre bredeste ansiktene av underlagene.
    3. Dryppe polyimid (pi) løsninger (justering laget planer i Tabellen for materiale) på siden ITO-belagt vasket underlag og spinn-coat løsninger på 5000 rpm for 30 s (figur 2C). Stek substrater ved 200 ° C i 1 time å fjerne løsemiddelet og kurere polyimid (pi) tynne filmer.
    4. Sette substrater på et XZ stadium slik at siden ITO - og polyimid (pi)-belagt av underlagene vender oppover. Plass substrater under en roller dekket med fløyel klut og fastsette substrater av luft utsuging (figur 2D). Bruk en jevn og myk Trykk på underlag med valsen ved å justere høyden på scenen.
      Merk: Her, XZ scenen ble laget av en maskin butikk ved Osaka University.
    5. Rotere valsen og flytte scenen og tilbake under valsen 5 ganger langs vannrette retning å gni substrater av fløyel kluten. Dyppe gned substrater i isopropyl alkohol i 10-50 mL glassbeholder for 1 min å fjerne forurensninger, og tørk dem på 80 ° C i noen minutter.
    6. Fest de to underlag med 12 μm tykkelse flat harpiks filmer som avstandsstykker. Merk at limet poeng plasseres bare på kanten av substrater og indre sider av limt substrater er belagt med ITO og polyimid (pi). Kontroller at motsatt substrater har vært gned antiparallel og er litt forskjøvet (ca 2 mm) for å gi nok mellomrom for elektriske terminalene på begge substrater (figur 2E).
    7. Fest gjennomfører ledningene på ovennevnte mellomrom for terminaler ved hjelp av sølv gjennomføre lim (figur 2F). Stek substrater med ledende ledninger på 150 ° C i 1 time å fjerne løsemiddelet i sølv ledende lim.
  2. Fastsettelse av cellen gap 19
    1. Irradiate de tomme cellene utarbeidet i 1.1.7 med hvitt lys spre normal til bredeste ansiktet. Mål til overføring spectra bruker en optisk spektrometer, og observere pseudo sinusformet oscillasjonen (Figur 3), som vises på grunn av Fabrys-Pérot effekt20.
    2. Beregne celle gapet d ved hjelp av forhold d = λ1λ2/2 (λ2-λ1), der bølgelengder λ1 og λ 2 betegne et par tilstøtende topp-bølgelengder i overføring spectra.

2. forberedelse flytende krystall blanding og innføring i cellene

  1. Blande to forbindelser, 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) pyrimidine (sammensatte 1: figur 4A) og (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) fenyl] pyrimidine (sammensatte 2: figur 4B) med masse forholdet 3:1 i et hetteglass. Forberede 100 mg av løsningen totalt (75 mg sammensatte 1 og 25 mg av sammensatte 2).
  2. Sette den forberedt tomme cellen fra trinn 1.1.7 på en varm scene, holde temperaturen på 80 ° C, en temperatur som blandingen fra 2.1 er i isotropic flytende fase (figur 5). Innføre blandingen fra trinn 2.1 i cellen ved hjelp av en slikkepott og kapillær handling. Holde celle temperaturen på 80 ° C i 30 minutter, deretter avkjøles til romtemperatur med en hastighet på ca 5 ° C/min.

3. eksempel karakteristikk

  1. Stedet en celle fylt med blanding fra trinn 2.2 på en varm scene mellom to kryssende polarisatorer og irradiate det med lys. Observere teksturer av blandingen med skiftende temperatur fra rom temperatur å 80 ° C med en hastighet på 5 ° C/min ved hjelp av et mikroskop (og et kort-pass filter med tuning rekke ~ 600 nm å øke synligheten, om nødvendig), og identifisere flytende krystall faser fra polarisasjon micrographs21 (figur 6).
  2. Bestemme fase overgang sekvens og overgang temperaturer fra observert teksturer (figur 5). For SmC * fase, anslå helicoidal pitch som dobbel stripebredden.
  3. Bekrefte den første orden fase overgang temperaturen av blandingen utarbeidet i 2.1 av termisk differensialanalyse (DTA; se Tabellen for materiale og produsentens instruksjoner), som gir en topp (eller dip) avvik på en første orden fase Overgang (figur 7).

4. dielektrisk og Magnetoelectric mål

  1. Forberede en kommersiell superledende magnet (se Tabell for materiale) utstyrt med Temperaturregulatorer (2-400 K) og magnetfelt (opptil 9 T).
  2. Forberede en hjemmelaget setter superledende magnet, som består av tre store deler: eksempel plass, stang inkludert fire coaxial-kabler og en kontakt terminal (figur 8A).
  3. Fest cellen i 2.2 på prøven plass i innsatsen (figur 8B). Koble to ledende ledninger i cellen til terminalene (høy og lav) eksempel plass ved lodding. Kontroller at på at cellen for å bruke et magnetisk felt i retning parallelt med underlag av cellen. Legg et termometer på bredeste flyet til cellen for å måle eksempel temperaturen nøyaktig og innføre innsatsen i superledende magneten.
  4. Koble connecter terminalene til en LCR meter (se Tabell for materiale) med koaksial kabler. Måle dielektrisk konstant som en funksjon av temperatur og magnetfelt ved hjelp av kvasi fire terminal metoder med LCR meter (se produsentens instruksjoner og våre tidligere arbeid16).
  5. Koble connecter terminalene til en electrometer (se Tabell for materiale) med koaksial kabler. Måle den magnetiske felt og temperatur avhengigheten sylindervolum gjeldende med electrometer mens feiing et magnetfelt og temperatur med en konstant hastighet (1.0 T/min for feiende magnetfelt og 5 K/min for feiende temperatur, se produsentens instruksjoner og våre tidligere arbeid16). Få elektrisk polarisering ved å integrere forskyvning som en funksjon av tid.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Protokollen som en suksess bare hvis ME effekt i flytende krystall prøvene er observert. Her målt vi direkte meg effekten i et flytende krystall utvalg utarbeidet av nevnte prosedyrene. For målingene, ble en i-flyet magnetfelt brukt med vinkelen vippet av ca 45° fra rubbing retning (normal smectic lag), fordi den største magnetiske-feltet-indusert polariseringen ble oppdaget i denne konfigurasjonen16.

Figur 9A viser temperaturen profiler av elektrisk polarisering. I SmA * fase utvikler ingen elektrisk polarisering med eller uten et magnetisk felt, noe som betyr at den SmA * fasen ikke er magnetoelectric. Dette resultatet er godt forklart av isotropy i flyet vinkelrett på den viktigste aksen, som er vanlig å smectic lagene, av SmA * fase med punkt gruppe D (vurdere speil symmetri bryte fra Dh SmA fase). I SmC * fase, derimot, utvikler endelig polarisering ved å bruke magnetiske felt. Dette resultatet viser en ME kobling i SmC * fase av flytende krystaller og foreslår endring i molekylær retning staten fra enkel helicoidal staten der summen av p i de respektive lag avbryter ut.

I motsetning til utviklingen av elektriske polarisering, er karakteristiske styrking av dielektrikum konstant i SmC * fase undertrykket av et magnetfelt (figur 9B). Forbedringen i SmC * er tilskrevet såkalte Goldstone modus, som er kjent som en karakteristisk modus SmC * fase22,23. Denne modusen tilsvarer fase svingninger i asimut retningen på den skrå retningen (venstre panel av figur 9C). Denne modusen er undertrykt ved å bruke et magnetfelt (høyre panel i figur 9C) på grunn av magnetiske anisotropy konstituerende molekyler, som foretrekker en parallell ordning av n med magnetiske felt, som rapportert tidligere24, 25 , 26 , 27. undertrykkelse av Goldstone modus angir at fase overgang finner sted fra SmC * fase til en felt-indusert fase som ligner på en SSFLC tilstand (figur 1 d). Dermed induserer anvendelsen av et magnetisk felt en homogent orientert tilstand av n, som ble kalt magnetisk-feltet-indusert ferroelectric flytende krystall (MIFLC) tilstand16.

For å få et enkelt resultat viser meg aktivitet av målet, undersøkte vi magnetiske felt avhengighet av elektrisk polarisering fast temperatur. Resultatet ble det funnet at magnetisk indusert elektrisk polarisering er i SmC * fasen mens fraværende i SmA * fase (figur 10A). Dette gir en direkte bevis av ME aktivitet av blandingen studert her i SmC * fase, dvs magnetisk-innstilt ferroelectric polarisering i flytende krystall. Undertrykkelse av dielektrikum konstant av et magnetfelt er tilsynelatende (figur 10B), gir ytterligere bevis for realisering av den MIFLC staten magnetfeltet (figur 10C).

Figure 1
Figur 1: skjematisk av molekylære retning stater i flere smectic flytende krystall faser. (A) The SmA, (B) SmC og SmC (C) * faser, og (D) en SSFLC tilstand. Blå stenger, grå fly og ocher piler representerer gjennomsnittlig retningen stangen som molekyler, smectic lag og elektrisk dipol øyeblikk, henholdsvis. Her konstituerende molekyler er achiral for (A) og (B) og chiral (c) og (D). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2: utarbeidelse av flytende krystall celler for målinger av meg effekten. (A) skjæring og (B) rengjøring av ITO-belagt glass underlag i ultralydbad. (C) Spin-belegg av polyimid (pi) på ITO-belagt side av underlagene. (D) gni av underlagene av en fløyel tøyet å lage flytende krystall molekyler justere langs én retning. (E) Gluing av underlag av en epoxy harpiks med avstandsstykker og (F) at underlag og ledende ledninger av sølv lime. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3: overføring spekteret av en tom celle. Cellen gapet (d) kan estimeres fra bølgelengdene på lokale maxima i spekteret (se tekst). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: molekylære strukturer av forbindelser som brukes i denne studien. (A) 5-octyl-2-(4-octyloxyphenyl) pyrimidine og (B) (S)-5-decyl-2-[4(2-fluorodecyloxy) fenyl] pyrimidine. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 5
Figur 5: fase overgang sekvensen av blandingen fra trinn 2.1. Her, betegne Cry. N * og Iso., krystallinsk, chiral nematic og isotropic flytende faser, henholdsvis. Numeriske verdier representerer fasen overgang temperaturen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 6
Figur 6: polarisering micrographs teksturer av blandingen. Micrographs av (A) SmC *, (B) SmA *, (C) N * og (D) Iso. faser. Bilder av (A) og (B) er tatt i det samme området med lyset går gjennom en kort-pass filter og har blitt endret fra Ueda et al. 201716. Filteret ble benyttet for å øke synligheten av periodiske strukturen i SmC * fase. A og P betegne retninger av to kryssende polarisatorer sandwiching prøven. Bilder i (C) og (D) ble innhentet uten filter. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 7
Figur 7: differensiell termisk analyse (DTA) på blandingen. Stjernene angir peak (eller dip) avvik observert i DTA, som tilsvarer første orden fase overgang temperaturer. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 8
Figur 8: bilder av oppsettet for meg målinger. (A) et bilde av hjemmelaget sett for superledende magnet og (B) en forstørret av sette inn prøven. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 9
Figur 9: temperatur profiler av dielektrisk egenskaper og magnetfelt undertrykkelse av Goldstone modus. (A) elektrisk polarisering og (B) dielektrisk konstant tatt på 100 Hz i valgte magnetfelt. (C) en skjematisk illustrasjon av undertrykkelse av Goldstone modus. Dette tallet er endret fra Ueda et al. 201716. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 10
Figur 10: direkte magnetoelectric effekten og magnetodielectric effekt. (A) magnetfelt profiler av elektrisk polarisering og (B) dielektrisk konstant tatt på 100 Hz i SmC * (rød, på 300 K) og SmA * (svart, på 335 K) faser. (C) skjematisk illustrasjon av operasjonen mekanisme ME effekt observert i denne studien. En helicoidal molekylær retning tilstand (venstre panel) er reversibel forvandlet til en homogent molekylær orientert tilstand kalt en MIFLC tilstand (høyre panel, se tekst) ved å bruke et magnetfelt B gjennom magnetiske anisotropy, der molekylær orientering foretrekker å være parallell magnetfelt retning. Dette tallet er endret fra Ueda et al. 201716. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Eksperimentelle resultatene viste at metodene som er beskrevet her er vist ME kobling i flytende krystaller. De observerte meg og magneto-dielektrisk effekter kan knyttes orientational overgangen av molekylære orientering i en fast smectic lagstruktur. Men kan laget normal retning n0 i lag strukturen også endres ved å bruke et magnetfelt gjennom magnetisk anisotropy. Dette skyldes at molekylene foretrekker å ha en parallell ordning av n og et magnetfelt gjennom deres magnetiske anisotropy. Parallell ordning av n0 og et magnetfelt er også mer stabil enn den helicoidal staten i SmC * fase, som MIFLC.

Å observere ME og magneto-dielektrisk effekter vellykket, riktig tiltak for å oppnå den SmC * fasen er kritiske. Før de respektive målene, prøven er oppvarmet til isotropic flytende fase og deretter er kjølt ned til SmA * fase på null magnetfelt for å justere lag normal n0 rubbing retning. Ellers utvikler et felt kjøling prosedyre fra isotropic flytende fase med høy flyt i konstituerende molekyler til SmA * fase en parallell ordning av n0 med et magnetfelt gjennom magnetiske anisotropy av molekyler. Deretter brukes et magnetisk felt i SmA * eller SmC * fase, der et smectic lagstruktur har godt utviklet, slik at vi kan undersøke egenskapen dielektrisk i smectic faser med en fast lagstruktur.

I tillegg er en riktig celle-overflate effekt som er sterk nok til å fastsette den smectic lagstruktur, men svak nok å gi flexibilities i molekylær orientering også avgjørende. For å oppnå en optimal balanse mellom de to statene, har man å finne de beste forutsetninger av celle-gap lengde, rubbing styrke og mengden chiral dopant. Hvis overflaten er svak utvikler smectic fasen som induserer ferroelectricity ikke. I mellomtiden hvis det er for sterk, en robust SSFLC tilstand er stabilisert og kan ikke stilles av et magnetfelt.

I dette papiret vises bare resultatet av en direkte meg effekt. Imidlertid kan flytende krystall celler utarbeidet av protokollen også benyttes for å undersøke en snakke meg effekten, dvs, elektrisk felt kontroll av magnetisme. Videre ME effekt etablert i flytende krystaller så langt, inkludert som vist her, følger med endringen i molekylær retning som dominerer den optiske egenskapene av flytende krystaller. Derfor forventes magnetiske (elektrisk) endringen i elektrisk polarisering (magnetization) å samtidig gi en magneto-(electro-) optisk effekt28. Flytende krystall celler utarbeidet av nåværende metoden har gjennomsiktig elektroder optiske egenskaper kan utforskes sammen i samme utvalget.

Flytende krystall faser vises vanligvis rundt romtemperatur, og dermed flytende krystaller gir en god plattform for å etablere romtemperatur meg aktiviteter. Dessuten kan strategien bekreftet her brukes på alle flytende krystaller som de viser SmC * faser. Dermed mer sofistikert meg funksjonaliteten skal utvikles ved at riktig materialvalg mål.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Vi takker Prof Takanishi for hans hjelp i vårt eksperiment. Vi takker også DIC Corporation for å gi forbindelsene studert her. Dette arbeidet ble støttet av Grant-in-Aid for JSP fyren (16J02711), JSP KAKENHI bevilgning nummer 17H 01143, og programmet for ledende utdannet skoler "Interaktiv Cadet programmet".

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

Engineering problemet 138 Magnetoelectric effekt flytende krystall chiralitet ferroelectricity magnetisme optikk romtemperatur drift
Måle magnetisk-innstilt Ferroelectric polarisering i flytende krystaller
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