Waiting
Login processing...

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

Chemistry

Электрохимический Холестерические жидкий кристаллический устройство для цвет быстро и низкого напряжения модуляции

Published: February 27, 2019 doi: 10.3791/59244
Automatic Translation
*1, *1,2, 1, 3, 3
1Department of Chemistry and Biotechnology, The University of Tokyo, 2Department of Chemistry, Tsinghua University, 3RIKEN Center for Emergent Matter Science
* These authors contributed equally

Summary

Протокол для изготовления светоотражающая Холестерические жидкий кристаллический дисплей устройства, содержащей представления редокс отзывчивым хиральная примеси, позволяя быстро и низкого напряжения операции.

Abstract

Мы демонстрируем метод для изготовления прототип устройства Светоотражающий экран, содержащий Холестерические жидких кристаллов (LC) как активный компонент. Холестерические LC состоит из нематические LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), редокс отзывчивым хиральная примеси (ФКD) и поддержки электролита 1-этил-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). Наиболее важным компонентом является ФКD. Эта молекула меняет свое винтового скручивания значение мощности (ПВТ) в ответ на окислительно-восстановительных реакций. Таким образом на месте электрохимических окислительно-восстановительных реакций в LC смеси позволяют для устройства изменить цвет его отражение в ответ на электрические стимулы. LC смесь была введена, действием капилляров, в сэндвич тип ITO стекла ячейку включающей два стекла слайды с узорными Индий оксид олова (ITO) электродов, один из которых был покрыт poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-поли (этилена гликоль) легированного перхлорат (PEDOT+). По заявлению 1,5 V, отражение цвет устройства изменилось от синего (467 Нм) зеленый (485 Нм) в 0,4 с. последующее применение 0 V сделал устройства восстановить оригинальный синий цвет в 2.7 s. Это устройство характеризуется его быстрых электрических ответ и низкие напряжения между любыми сообщалось ранее Холестерические устройство LC. Это устройство может проложить путь для разработки следующего поколения Светоотражающий дисплеев с низкой энергии потребления.

Introduction

Холестерические жидких кристаллов (LCs) известны проявить яркое отражение цвета из-за их внутренней винтовой молекулярных механизмов1,2,и3,4. Отражения волны λ определяется поле винтовой P и рефракционной средний индекс n LC (λ = nP). Такие LCs может быть порождена допинг хиральных соединений (хиральная активаторов) нематические LCs и его винтовой поле определяется уравнением P = 1/βMC, где βM — винтового скручивания сила (ПВТ) и C моляра фракция хиральная примеси. На основании этой концепции, различные хиральная активаторов, которые могут реагировать на различные раздражители, такие как свет5,6,7,8, тепла9, магнитное поле10и газа11 был разработан. Такие свойства потенциально полезны для различных приложений, таких как датчики12 лазеры13,,14и15 среди других16,17,18 .

Недавно мы разработали первый редокс отзывчивым хиральная примеси ФКD (рис. 1A)19 , можно изменить его значение ПВТ в ответ на окислительно-восстановительных реакций. ФК D состоит из ферроцена блок, который можно пройти Обратимые окислительно-восстановительные реакции20,21,22и binaphthyl блок, который как известно, проявляют высокий ПВТ значение23. Холестерические LC, легированного ФКD, при наличии поддержки электролит, можно изменить цвет его отражение в пределах 0,4 s и восстановить исходное цвета в 2.7 s при подаче напряжения 1,5 и 0 V, соответственно. Высокое быстродействие и низкого напряжения наблюдается для устройства беспрецедентной среди других Холестерические устройство LC пока сообщается.

Один из важных приложений Холестерические LCs находится в Светоотражающий дисплеев, чья скорость потребления энергии гораздо меньше, чем обычные ЖК-дисплеи. Для этой цели Холестерические LCs должна изменить его цвет отражения с электрические стимулы. Однако большинство предыдущих методологий использовать электрические соединения между прикладной электрические стимулы и принимающей LC молекул, который требует высокого напряжения свыше 40 V24,25,26,27 ,28. Для использования электрически реагировать хиральная примеси есть только несколько примеров29,30 включая наши предыдущие работы31, который также требует высокого напряжения с низкое быстродействие. Учитывая эти предыдущих работ, производительность нашего ФКD-легированных Холестерические устройство LC, особенно для быстрой цвета скорость модуляции (0,4 s) и низкое рабочее напряжение (1,5 В), является новаторским достижением, которое может значительно способствовать развитию следующего поколения Светоотражающий дисплеев. В этом подробный протокол мы демонстрируем процессы изготовления и оперативные процедуры прототип Холестерические LC дисплей устройства.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Подготовка смеси Холестерические LC

  1. Добавление 84,6 мг 5OCB и 5.922 мг ФКD19 (3,1 моль % до 5OCB) во флакон 10 мл чистого стекла.
  2. Добавьте 12,9 мг EMIm-OTf и 10 мл Дихлорметан (CH2Cl2) в новой чистой 10мл флакон стекла и хорошо перемешайте. Перевод 2.1 мл раствора EMIm-OTf в 5OCB - и ФКD-содержащих стекла флакона. Осторожно встряхните флакон, чтобы все компоненты перемешать.
  3. Покрытие стекла флакона с алюминиевой фольги и сделать несколько отверстий в верхней части.
  4. Тепло выше CH2Cl2 раствор, содержащий 5OCB, ФКD (3.1 моль % до 5OCB) и EMIm-OTf (3.0 моль % до 5OCB) при 80 ° C в хорошо вентилируемом помещении, Худ. После 60 мин большинство CH2Cl2 испаряется. Эта процедура имеет важное значение для обеспечения равномерного смешивания компонентов.
  5. Испарится оставшиеся CH2Cl2 при пониженном давлении (~5.0 Па) по нефти ротационный вакуумный насос при 80 ° C 60 мин в хорошо проветриваемом капот для получения четких оранжевый смесь LC.

2. Подготовка сэндвич тип ячейки стекла ITO

  1. Процедура Ито очистки покрытием стекла
    1. Вырезать стекла ITO узорные (10 см х 10 см, сопротивление: ~ 30 Ω), который содержит 100 штук назначенного электрода для меньшего размера (10 мм х 10 мм) с наконечником стеклорезы алмазные, так что одна часть содержит один шаблон электрода. Всегда проверяйте устойчивость поверхности стекла, чтобы знать, какая сторона является узором с Ито, используя, например, цифровой мульти метр (ITO узорной сторона имеет низкое сопротивление).
    2. Вырезать полностью покрытая ITO стекла (10 см × 10 см, сопротивление: ~ 30 Ω) для меньшего размера (10 мм x 12 мм) с наконечником стеклорезы алмазные. Опять же Проверьте сопротивление поверхности стекла, чтобы знать, какая сторона покрыта Ито.
    3. Моющий раствор приготовляют путем смешивания 60 мл Extran MA01 и 240 мл ультрачистая вода в стеклянный сосуд (~ 500 мл). Замочите выше подготовлен ITO стекла в раствор тщательно таким образом, что поверхность каждого стеклянной пластины не трогать друг с другом. В случае стирки многие стекла ITO, рекомендуется использовать некоторую поддержку (например, шампунь щетки).
    4. Поставьте сосуд содержащий Ито стеклянные пластины в ультразвуковой ванне и sonicate на 30 мин. После декантирующие покинуть моющего раствора, промойте судна, содержащие ITO стекла по 200 мл ультрачистая вода в три раза.
    5. Добавить 300 мл ультрачистая вода и sonicate судно для 20 мин. Затем удалите воду, декантации. Повторяйте этот цикл стирки, используя ультрачистая вода в три раза. Для каждого цикла стирки проверьте расположение пластин стекла ITO на судне таким образом, чтобы на поверхности пластины не прикреплены друг к другу.
    6. После окончания стирок, сухие стекла ITO один за другим через поток газа азота. При надевании стекла ITO чистой место, держать поверхности Ито вверх для того чтобы избежать каких-либо повреждение или загрязнение поверхности.
  2. Изготовление PEDOT+ покрытием Ито стеклянной пластины
    1. Положите стекло флакон, содержащий нитрометан раствор poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-поли (этиленгликоля) легированного перхлорат (PEDOT+, 0.7 wt %) в ультразвуковой ванне и sonicate его на 60 мин для получения хорошо дисперсной решение.
    2. Место полностью Ито покрытием стеклянной пластины на вращателе coater спин с поверхности облицовки вертикально Ито. Сдуть пыль с поверхности Ито, используя пистолет удар азота. Тщательно передачи 50 мкл раствора свеже sonicated PEDOT+ пипетки.
    3. Изготовить PEDOT+ фильм, крутя пластины со скоростью 1000 об/мин для 60 s в условиях окружающей среды (~ 25 ° C, влажность: ~ 45%). Держите PEDOT+ покрытая ITO стекла в атмосферных условиях, за 1 ч без выпечки.
  3. Изготовление стекла клетки Ито
    1. Сдуть пыль от Ито узорные стекла с помощью продувочного пистолета азота.
    2. Руб лицом ITO стекла (10 мм х 10 мм) с района ткани, тщательно с использованием Протирочная машина. В течение всего процесса используйте азота удар пушки, чтобы избежать загрязнения пыли.
    3. Выполнять следующие процедуры в месте, которое можно избежать загрязнения пыли, в идеале в чистой комнате.
    4. Тщательно перемешать капля оптические клеи и риса размера количество стеклянных бусин.
    5. Лай вниз PEDOT+ покрытием Ито стеклянную пластину на столе с поверхности облицовки вертикально PEDOT+ . Положите небольшое количество клея смеси на PEDOT+ покрытием Ито стеклянной пластины, где на четырех углах Ито узорные стекла пластины приходят.
    6. Положите пластину стекла ITO узорной на PEDOT+ покрытием Ито стеклянной пластине таким образом, что Ито поверхностей двух стеклянных пластин сталкиваются друг с другом для изготовления ячейки. Аккуратно вставьте четыре угла ячейки. Подтвердите разрыв форма клеток, исчезновение бахрома узор на поверхности клетки.
    7. Облучить выше клетки ITO стекла с 365 Нм УФ лампа для 20 s для усиления адгезии.
    8. Тепло выше ячейки на горячей сцене на 100 ° C 3 h продолжить укрепление адгезии.
    9. Подключите два проведение провода к каждому из области ITO стекла в ячейке путем ультразвуковой пайки.

3. цвет модуляции эксперименты

  1. Введение Холестерические LC смеси в ячейку ITO стекла для изготовления устройства LC
    1. Для легко обработки, исправьте провода выше подготовленные стеклянные клетки микроскопа с изоляционной лентой.
    2. Тепла стеклянный флакон, содержащие Холестерические LC смесь при 80 ° C для 10-15 мин на горячей сцене. Также тепловые клетки ITO стекла и шпателем, который используется для передачи образца, при той же температуре.
    3. Перенести небольшое количество горячей смеси Холестерические LC с помощью подогреваемый шпатель быстро на разрыв двух пластин стекла ITO ячейки. Заполнить разрыв между двух стеклянных пластин капиллярность, который занимает ~ 60 s.
    4. Снизить температуру горячей сцене так, что клетки Температура 37 ° C.
    5. Нажмите центр устройства проявить яркое отражение цвет.
  2. Цвет модуляции эксперименты с использованием цифровой оптический микроскоп.
    1. Применить 1,5 и 0 V поочередно на устройство LC 4 s и 8 s, соответственно, с помощью потенцио при 37 ° C. Определяются значения напряжения для не PEDOT+-покрытая ITO электрод со ссылкой, для PEDOT+-покрытая ITO электрода в устройстве. Наблюдать и записывать изменения цвета LC устройства цифровой оптический микроскоп.
  3. Спектрометрическое цвет модуляции эксперименты
    1. Используйте следующие параметры установки Спектрофотометр UV-vis: фотометрические режим: %T, ответ: быстрый, пропускная способность: 1.0 Нм, скорость сканирования: 2000 Нм/мин, развертки: 800 до 300 Нм
    2. Для исходных измерений поместите горячей сцене в спектрофотометре без устройство LC. Убедитесь, что отверстие наблюдения правильно помещен в оптического пути спектрофотометра и угол падения равен 0°. Контролировать значение пропускания в режиме реального времени на определенной длине волны, значение которых развернуто, регулируя размещение горячей сцене. Затем запустите для базового измерения.
    3. Поместите устройство LC в этой горячей сцене, а затем поместите горячей сцене на соответствующую позицию в таким же образом, как описано в разделе 3.3.2. Начать измерения и записывать спектра.
    4. Применить 1,5 V 4 s и начать измерение. После измерения, применить 0 V 8 s и, опять же, старт измерения.
    5. Применять 1,5 и 0 V поочередно по 100 раз на устройство LC для 4 s и 8 s, соответственно, с помощью потенцио. Запись пропускания в назначенный волны (510 нм) во время циклов приложения напряжения.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Фотографии, спектры пропускания и время зависимых пропускания изменить профили на 510 нм собираются для LC устройства, содержащие ФКD-легированный (3,1 мол %) Холестерические LC присутствии EMIm-OTf (3.0 мол %) во время циклов приложения напряжения между 0 и + 1,5 V при 37 ° C.

LC смесь, содержащую ФКD (3.1 моль %), EMIm-OTf (3.0 мол %) и 5OCB Холестерические mesophase от 46.8 ° C до 3.2 ° C на охлаждение и от 4.8 ° C до 49.7 ° C на Отопление, подтверждается дифференциальный сканирующий калориметрии (ДСК) измерения (скорость сканирования: 5 ° C/мин). LC устройство, содержащее эту смесь выставлены яркое отражение цвет (рис. 2A-я) которых отражение группы сосредоточена на 467 Нм четко прослеживается в его спектр пропускания (Рисунок 2B-я) при 37 ° C. Форма спектр пропускания этой материал LC в камере была типичной Холестерические LCs1,2, где полоса шириной Δλ (= 45 Нм) согласна с оценочной стоимости (53 Нм) рассчитаны на обычные ( n o = 1.53)32 и чрезвычайных (ne = 1,71)32 преломления 5OCB. Это означает, что молекулы LC однородно выравниваются в ячейке, которая была достигнута путем простого трения на поверхности стеклянной подложке без ориентации фильм, позволяя четкое наблюдение яркие цвета и пропускания спектра.

Когда напряжение 1,5 V был применен к устройству LC, отражение цвет изменен сразу от синего до зеленого (485 Нм, Рисунок 2A-II и Рисунок 2B-II). Последующее применение 0 V, привели к восстановлению первоначальных синего цвета (467 Нм, Рисунок 2A III и Рисунок 2B-III). Этот цикл может повторяться много раз с минимальной деградации пропускания (рис. 2C) из-за расстройства ориентационного LC молекул, которые могут быть восстановлены путем простого применения сдвига. Количественный анализ показал, что изменения вперед и назад цвета были завершены только 0,4 s и 2.7 s, соответственно, основанных на 90% в пропускания на 510 Нм (рис. 2D). Он отмечает, что это Холестерические Светоотражающий устройство LC является самым быстрым в ответ и минимальное рабочее напряжение среди тех разработан, чтобы быть электроприводом24,25,26,27 ,28,,2930,,3133,34.

Мы также сфабрикованы клетки ITO электродом, узорные с фигурой «Ут» с использованием ФКD-легированный (3,1 мол %) Холестерические LC, содержащие EMIm-OTf (3.0 моль %). Чередуя применения 1,5 V и 0 V сделал рисунок мигание (рис. 3).

Figure 1
Рисунок 1 : Химическая структура редокс отзывчивым хиральная примеси ФК Изменение цвета D и механизм отражения. (A, B) Химические структуры ФКD и его окисленной формы ФКD+. Винтовой шаг P Холестерические LC, состоящий из 5OCB и ФКD становится длиннее на окисление ФКD , которая вызывает снижение его винтового скручивания мощности βМ. (C) Иллюстрация механизма электрохимических модуляции отражения цвета. Адаптирована с разрешения Am. J. Chem. Soc. 140, 10946-10949 (2018). Авторское право 2018 американского химического общества. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 : Электрические ответ отражения цвета Холестерические устройство LC. Фотографии (A) и (B) пропускания спектры ФКD-легированный (3,1 мол %) LC-устройство, содержащее 3.0 моль % EMIm-OTf в 5OCB в свое первоначальное состояние, (I), после применения 1,5 V для 4 s (II) и последующее применение 0 V 8 s (II) при 37 ° C. (C) изменения в пропускания LC устройства на 510 Нм при переходе на приложенное напряжение между 1,5 и 0 V. (D) детали пропускания изменить LC устройства на 510 нм. Адаптирована с разрешения Am. J. Chem. Soc. 140, 10946-10949 (2018). Авторское право 2018 американского химического общества. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 : Прототип устройства отображения. Ито узорные ячейка, содержащая ФКD- и EMIm-OTf легированных Холестерические LC с коэффициентом допинг, 3.1 и 3.0 моль %, соответственно. Ячейка может мигать цифра «Ут» путем переключения на приложенное напряжение между 1,5 и 0 V поочередно. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

По заявлению 1,5 V на вершину Ито электрода (рис. 1C), ФКD проходит реакции окисления для создания ФКD+. Как винтового скручивания сила ФКD+ (101 мкм-1, рис. 1Б) ниже, чем у ФКD (116 мкм-1, рис. 1А)19, винтовой шаг Холестерические LC становится длиннее и таким образом переходит отражения волны длиннее волны региона от 467 Нм до 485 Нм. Основываясь на винтового скручивания власть, соотношение между ФКD и ФКD+ в LC смеси в стационарном состоянии могут быть рассчитаны быть 71:29. Если все ФКD в смесь LC окисляется до формы ФКD+, отражения волны должна быть 536 Нм, которая гораздо больше времени, чем для устройства LC. Низкий показатель объясняется скорее всего из-за возникновения обратной реакции (сокращение ФКD+) проходит в интерфейсе LC смеси и фильм PEDOT+ (рис. 1C). Применения высокого напряжения индуцированной гораздо более широкий спектр цветовой сдвиг19. Например, когда мы применили + 2.5 V, цветового сдвига было более значительным (623 Нм, оранжевый). Однако это изменение цвета не было обратимым. Когда мы взяли циклических voltammogram (CV) ФКD, его потенциал Полуволновые появляется на +0.61 V и необратимых пик появляется на +2.2 V19. Таким образом соответствующие вождения напряжение должно быть между +0.61 и +2.2 V.

Роли фильма состоит из poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-поли (этиленгликоля) легированного перхлорат35 (PEDOT+) является окислительно-восстановительного пара, которая может принять электрона из ФКD для компенсации заряд. В самом деле, мы можем наблюдать уменьшение пропускания около 600 Нм (рис. 2B-II), которая характерна для снижения PEDOT+36. Если не используется PEDOT+ фильм, изменение цвета не отражение проходило под же напряжения условиях19. Обратите внимание, что фильм PEDOT/PSS37, один из самых популярных PEDOT производные, не подходит для данного устройства как отражение цвет постепенно изменяется без напряжения. Это, вероятно, из-за некоторых необратимые реакции между ФКD и очень кислой PSS.

Время цвет модуляции для данного устройства составляет 0.4 s и 2.7 s и, таким образом, скорость отклика — 45 Нм/s и 7 Нм/s для изменения цвета вперед и назад, соответственно. Средняя скорость составляет 26 Нм/с. Это беспрецедентно быстро среди любых других электрически цвет движения.20 Холестерические LCs. В 2010 году, сообщил27 Баннинг и соавторы электрои-механическ цвет перестраиваемый Холестерические LC устройство, которое может изменить свое отражение цветов в 3-5 сек. В видимом диапазоне скорость модуляции цвет может быть рассчитан как ~ 17 Нм/сек. Сообщалось, что без другой пример26,29,30,31,33,34 превышать эту скорость до нашего исследования19. Отмечается также, что напряжения 1,5 В, необходимых для модуляции цвет в устройстве значительно ниже, чем сообщалось ранее,24,25,26,27, 28 , они обычно требуют более 40 V.

Мы продемонстрировали протокол для изготовления светоотражающих Холестерические LC дисплей устройства, содержащего ФКD-легированных LC как активный компонент. Это первый пример для Холестерические LC, который может изменить свой цвет отражения при подаче напряжения, как низко как 1,5 V. В условиях этого напряжения, отражение изменение цвета происходит в пределах 0,4 s, который также является беспрецедентной скоростью. Ранее отражение цвет модуляции Холестерические LCs может быть достижимо только путем применения высокого напряжения (обычно свыше 40 V). Эта методология, с другой стороны, может модулировать отражения цвет даже с помощью обычных 1,5 V сухой элементная батарея. Это устройство на базе Холестерические LC дисплей будет проложить путь к разработке следующего поколения Светоотражающий дисплеев.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

У нас есть ничего не разглашать.

Acknowledgments

Мы благодарим д-р Кейсуке Tajima RIKEN центра возникающим вопросом науки за ценные обсуждения. Часть этой работы была проведена на платформе передовые нанотехнологии характеристика из Токийского университета, поддерживается Министерством образования, культуры, спорта, науки и техники (МПКСНТ), Япония. Эта работа была финансовой поддержке JSP-страниц за счет целевых субсидий для научных исследований (S) (18H 05260) на «Инновационные функциональные материалы на основе многомасштабной межфазного молекулярные науки» за т.а. ю.и. благодарен за JSP-страницы субсидий для сложной Исследования (16K 14062). S.T. Спасибо страниц JSP молодой ученый стипендий.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1-Ethyl-3-methylimidazolium Trifluoromethanesulfonate, 98% TCI E0494
4-Cyano-4'-pentyloxybiphenyl, 98% TCI C1551
Diamond tipped glass cutter AS ONE 6-539-05
Dichloromethane, 99.5% KANTO CHEMICAL 10158-2B HPLC grade
Differential Scanning Calorimeter METTLER TOLEDO DSC 1
Digital microscope  KEYENCE VHX-5000
Extran MA01 Merck 107555
Fully ITO-coated glass plate Costum order, Resistance: ~30Ω
Glass beads Thermo Fisher Scientific 9005 5 ± 0.3 μm in diameter
Hot stage INSTEC mK1000
ITO-patterned glass plate Costum order, Resistance: ~30Ω
Oil rotary vacuum pump SATO VAC TSW-150 Pressure: ~5 Pa
Optical adhesive Noland NOA81
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), bis-poly(ethyleneglycol), lauryl terminated Sigma Aldrich 687316 0.7 wt% (dispersion in nitromethane)
Potentiostat TOHO TECHNICAL RESEARCH PS-08
Rubbing machine EHC MRJ-100S
Spectrophotometer JASCO V-670 UV/VIS/NIR
Spin coater MIKASA 1H-D7
Ultrapure water Merck  Milli-Q Integral 3
Ultrasonic bath AS ONE ASU-2 Power: 40 W
Ultrasonic soldering KURODA TECHNO SUNBONDER USM-IV
UV lamp AS ONE SLUV-4 Power: 4 W

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chandrasekhar, S. Liquid Crystals. , Cambridge University Press. Cambridge. (1992).
  2. Blinov, L. M., Chigrinov, V. G. Electrooptic Effects in Liquid Crystal Materials. , Springer-Verlag. New York. (1994).
  3. Pieraccini, S., Masiero, S., Ferrarini, A., Spada, G. P. Chirality transfer across length-scales in nematic liquid crystals: fundamentals and applications. Chemical Society Reviews. 40 (1), 258-271 (2011).
  4. Eelkama, R., Feringa, B. L. Amplification of chirality in liquid crystals. Organic & Biomolecular Chemistry. 4 (20), 3729-3745 (2006).
  5. Wang, L., Li, Q. Stimuli-Directing self-organized 3D liquid-crystalline nanostructures: from materials design to photonic applications. Advanced Functional Materials. 26 (1), 10-28 (2016).
  6. Bisoyi, H. K., Li, Q. Light-directing chiral liquid crystal nanostructures: from 1D to 3D. Accounts of Chemical Research. 47 (10), 3184-3195 (2014).
  7. van Delden, R. A., Koumura, N., Harada, N., Feringa, B. L. Unidirectional rotary motion in a liquid crystalline environment: color tuning by a molecular motor. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (8), 4945-4949 (2002).
  8. Mathews, M., Tamaoki, N. Planar chiral azobenzenophanes as chiroptic switches for photon mode reversible reflection color control in induced chiral nematic liquid crystals. Journal of the American Chemical Society. 130 (34), 11409-11416 (2008).
  9. Huang, Y., Zhou, Y., Doyle, C., Wu, S. -T. Tuning the photonic band gap in cholesteric liquid crystals by temperature-dependent dopant solubility. Optics Express. 14 (3), 1236-1242 (2006).
  10. Hu, W., et al. Magnetite nanoparticles/chiral nematic liquid crystal composites with magnetically addressable and magnetically erasable characteristics. Liquid Crystals. 37 (5), 563-569 (2010).
  11. Han, Y., Pacheco, K., Bastiaansen, C. W. M., Broer, D. J., Sijbesma, R. P. Optical monitoring of gases with cholesteric liquid crystals. Journal of the American Chemical Society. 132 (9), 2961-2967 (2010).
  12. Kelly, J. A., et al. Responsive photonic hydrogels based on nanocrystalline cellulose. Angewandte Chemie International Edition. 52 (34), 8912-8916 (2013).
  13. Coles, H., Morris, S. Liquid-crystal lasers. Nature Photonics. 4 (10), 676-685 (2010).
  14. Xiang, J., et al. Electrically tunable laser based on oblique heliconical cholesteric liquid crystal. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (46), 12925-12928 (2016).
  15. Song, M. H., et al. Effect of phase retardation on defect-mode lasing in polymeric cholesteric liquid crystals. Advanced Materials. 16 (9-10), 779-783 (2004).
  16. White, T. J., McConney, M. E., Bunning, T. J. Dynamic color in stimuli-responsive cholesteric liquid crystals. Journal of Materials Chemistry. 20 (44), 9832-9847 (2010).
  17. Bisoyi, H. K., Bunning, T. J., Li, Q. Stimuli-driven control of the helical axis of self-organized soft helical superstructures. Advanced Materials. 30 (25), 1706512 (2018).
  18. Bisoyi, H. K., Li, Q. Light-driven liquid crystalline materials: from photo-induced phase transitions and property modulations to applications. Chemical Reviews. 116 (26), 15089-15166 (2016).
  19. Tokunaga, S., Itoh, Y., Tanaka, H., Araoka, F., Aida, T. Redox-responsive chiral dopant for quick electrochemical color modulation of cholesteric liquid crystal. Journal of the American Chemical Society. 140 (35), 10946-10949 (2018).
  20. Step̌nicǩa, P. Ferrocenes: Ligands, Materials and Biomolecules. , John Wiley & Sons Ltd. Chichester. (2008).
  21. Togni, A., Hayashi, T. Ferrocenes: Homogeneous Catalysis, Organic Synthesis, Materials Science. , VCH Verlagsgesellschaft. Weinheim. (1995).
  22. Fukino, T., Yamagishi, H., Aida, T. Redox-responsive molecular systems and materials. Advanced Materials. 29 (25), 1603888 (2017).
  23. Goh, M., Akagi, K. Powerful helicity inducers: axially chiral binaphthyl derivatives. Liquid Crystals. 35 (8), 953-965 (2008).
  24. Xianyu, H., Faris, S., Crawford, G. P. In-plane switching of cholesteric liquid crystals for visible and near-infrared applications. Applied Optics. 43 (26), 5006-5015 (2004).
  25. Lin, T. H., et al. Electrically controllable laser based on cholesteric liquid crystal with negative dielectric anisotropy. Applied Physics Letters. 88 (6), 061122 (2006).
  26. Bailey, C. A., et al. Surface limitations to the electro-mechanical tuning range of negative dielectric anisotropy cholesteric liquid crystals. Journal of Applied Physics. 111 (6), 063111 (2012).
  27. Bailey, C. A., et al. Electromechanical tuning of cholesteric liquid crystals. Journal of Applied Physics. 107 (1), 013105 (2010).
  28. Xiang, J., et al. Electrically tunable selective reflection of light from ultraviolet to visible and infrared by heliconical cholesterics. Advanced Materials. 27 (19), 3014-3018 (2015).
  29. Hu, W., et al. Electrically controllable selective reflection of chiral nematic liquid crystal/chiral ionic liquid composites. Advanced Materials. 22 (4), 468-472 (2010).
  30. Choi, S. S., Morris, S. M. M., Huck, W. T. S., Coles, H. J. Electrically tuneable liquid crystal photonic bandgaps. Advanced Materials. 21 (38-39), 3915-3918 (2009).
  31. Tokunaga, S., et al. Electrophoretic deposition for cholesteric liquid-crystalline devices with memory and modulation of reflection colors. Advanced Materials. 28 (21), 4077-4083 (2016).
  32. Sen, M. S., Brahma, P., Roy, S. K., Mukherjee, D. K., Roy, S. B. Birefringence and order parameter of some alkyl and alkoxycyanobiphenyl liquid crystals. Molecular Crystrals and Liquid Crystals. 100 (3-4), 327-340 (1983).
  33. McConney, M. E., et al. Electrically induced color changes in polymer-stabilized cholesteric liquid crystals. Advanced Optical Materials. 1 (6), 417-421 (2013).
  34. Choi, S. S., Morris, S. M., Huck, W. T. S., Coles, H. J. The switching properties of chiral nematic liquid crystals using electrically commanded surfaces. Soft Matter. 5 (2), 354-362 (2009).
  35. Sapp, S., Luebben, S., Losovyj, Y. B., Jeppson, P., Schulz, D. L., Caruso, A. N. Work function and implications of doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-co-poly(ethylene glycol). Applied Physics Letters. 88 (15), 152107 (2006).
  36. Groenendaal, L., Jonas, F., Freitag, D., Pielartzik, H., Reynolds, J. R. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and its derivatives: past, present, and future. Advanced Materials. 12 (7), 481-494 (2000).
  37. Kirchmeyer, S., Reuter, K. Scientific importance, properties and growing applications of poly(3,4-ethylenedioxythiophene). Journal of Materials Chemistry. 15 (21), 2077-2088 (2005).

Tags

Химия выпуск 144 Холестерические жидких кристаллов хиральные примеси redox реакция отражающий дисплей структурные цвета электрохимии
Электрохимический Холестерические жидкий кристаллический устройство для цвет быстро и низкого напряжения модуляции
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Tokunaga, S., Zeng, M., Itoh, Y.,… More

Tokunaga, S., Zeng, M., Itoh, Y., Araoka, F., Aida, T. An Electrochemical Cholesteric Liquid Crystalline Device for Quick and Low-Voltage Color Modulation. J. Vis. Exp. (144), e59244, doi:10.3791/59244 (2019).

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