Waiting
Login processing...

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

Chemistry

En elektrokjemisk Cholesteric flytende krystallinsk enhet for rask og lav spenning modulering

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

En protokoll for fabrikasjon av en reflekterende cholesteric flytende krystallinsk skjerm enhet inneholder en redoks-responsive chiral dopant tillater rask og lavspent drift er presentert.

Abstract

Vi viser en metode for å fabrikere en prototype reflekterende skjermenhet som inneholder cholesteric krystall (Langbane) som en aktiv komponent. Cholesteric LC består av en nematic LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redoks-responsive chiral dopant (FcD) og en støttende elektrolytt 1-etyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). Den viktigste komponenten er FcD. Dette molekylet endrer spiralformede kronglete makt (HTP) verdien svar redoksreaksjoner. Derfor tillate i situ elektrokjemiske redoksreaksjoner i LC blandingen enheten å endre sin refleksjon i respons på elektrisk stimuli. LC blandingen ble innført, kapillære handling, i en sandwich-type ITO glass celle består av to glass lysbilder med mønstret indium tinn oksid (ITO) elektroder, hvorav var belagt med poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (etylen glykol) dopet med enheter (PEDOT+). Ved anvendelse av +1.5 V, refleksjon fargen på enheten endret fra blå (467 nm) til grønt (485 nm) i 0,4 s. etterfølgende søknad 0 V gjort enheten gjenopprette den opprinnelige blå fargen i 2.7 s. Denne enheten er preget av sin raskeste elektriske reaksjon og laveste driftsspenningen mellom tidligere rapportert cholesteric LC-enheten. Denne enheten kan bane vei for utvikling av neste generasjons reflekterende skjermer med lav energi forbruk priser.

Introduction

Cholesteric flytende krystaller (LCs) er kjent for å lyse refleksjon farger på grunn av deres interne spiralformede molekylær arrangementer1,2,3,4. Refleksjon bølgelengde λ bestemmes av spiralformede banen P og gjennomsnittlig refraktiv indeks n av LC (λ = nP). Slike LCs kan genereres av chiral forbindelser (chiral dopants) å nematic LCs og tonehøyden spiralformede er definert ved ligningen P = 1/βMC, der βM er spiralformede kronglete makt (HTP) og C er molar brøkdel av det chiral dopant. Basert på dette begrepet, ulike chiral dopants som kan svare på en rekke ulike stimuli som lys5,6,7,8, varme9, magnetfelt10og gassen11 er utviklet. Slike egenskaper er potensielt nyttig for ulike applikasjoner som sensorer12 og lasere13,14,15 blant andre16,17,18 .

Nylig har utviklet vi den første redoks-responsive chiral dopant FcD (figur 1A)19 som kan endre HTP verdien svar redoksreaksjoner. FC D består av en ferrocene enhet, som kan gjennomgå reversibel Redoks reaksjoner20,21,22, og en binaphthyl enhet, som er kjent for å ha høy HTP verdien23. Cholesteric LC dopet med FcD, i nærvær av en støtte elektrolytt, kan endre refleksjon fargen 0,4 s og gjenopprette sin opprinnelige farge i 2.7 s etter spenning søknad av +1.5 og 0 V, henholdsvis. Høy respons hastighet og lav driftsspenningen observert enheten er enestående blant andre cholesteric LC enheter så langt rapportert.

En av de viktige programmene cholesteric LCS er i reflekterende skjermer, som energiforbruk er mye lavere enn de konvensjonelle LC. For dette formålet, bør cholesteric LCs endre refleksjon farge med elektrisk stimuli. Men benytter de fleste av de tidligere metodikkene en elektrisk kopling mellom anvendt elektrisk stimuli og vertskap LC molekyler, som krever høy spenning over 40 V24,25,26,27 ,28. For bruk av elektrisk forståelsesfull chiral dopant er det bare noen eksempler29,30 inkludert våre tidligere arbeid31, som krever også høy spenning med lite respons hastighet. Vurderer disse tidligere verker ytelsen til våre FcD-dopet cholesteric LC-enheten, spesielt for rask farge modulering hastigheten (0,4 s) og lav driftsspenningen (1,5 V), er en banebrytende prestasjon som kan bidra til utvikling av neste generasjons reflekterende viser. Denne detaljerte protokollen viser vi metallbearbeiding prosesser og operasjonsprosedyrer til skjermenheter for prototype cholesteric LC.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. forberedelse av cholesteric LC blandingen

  1. Legge til 84.6 mg av 5OCB og 5.922 mg FcD19 (3.1 mol % til 5OCB) i en ren 10 mL hetteglass.
  2. Sammenlegge 12.9 mg av EMIm-OTf og 10 mL diklormetan (CH2Cl2) i en ny ren 10 mL hetteglass og bland godt. Overføre 2.1 mL av EMIm-OTf løsningen i 5OCB- og FcD-inneholder hetteglass. Forsiktig risting ampullen for å la alle komponentene bland godt.
  3. Dekker hetteglass med en aluminiumsfolie og gjøre flere hull øverst.
  4. Varme ovenstående CH2Cl2 løsning som inneholder 5OCB, FcD (3.1 mol % til 5OCB) og EMIm-OTf (3.0 mol % 5OCB) på 80 ° C i godt ventilert hette. Etter 60 minutter, er de fleste av CH2Cl2 fordampet. Denne fremgangsmåten er viktig å sikre at homogen blanding av komponentene.
  5. Fordampe de resterende CH2Cl2 under redusert trykk (~5.0 Pa) av olje roterende vakuumpumpe ved 80 ° C for 60 min i godt ventilert panseret for å få en klar oransje LC blanding.

2. forberedelse av sandwich-type ITO glass cellen

  1. Rengjøringsprosessen for ITO belagt glass
    1. Kutte en ITO mønstret glass (10 cm x 10 cm, motstand: ~ 30 Ω), som inneholder 100 stykker av en utpekt elektrode til en mindre størrelse (10 x 10 mm) av tippet glass diamantsliping slik at en inneholder en mønster av elektroden. Sjekk alltid motstanden av overflaten av glasset vite hvilken side er mønstret med ITO bruker, for eksempel digitale flere meter (ITO mønstret side har lav motstand).
    2. Skjær et fullt ITO belagt glass (10 cm × 10 cm, motstand: ~ 30 Ω) til en mindre størrelse (10 mm x 12 mm) ved diamantsliping tippet glass. Igjen, sjekk motstanden av overflaten av glasset vite hvilken side er belagt med ITO.
    3. Forberede en vask løsning ved å blande 60 mL av Extran MA01 og 240 mL ultrapure vann i et glass fartøy (~ 500 mL). Nyt ovenfor forberedt ITO glassplater i løsningen grundig i slik at overflaten av hver glassplate ikke touch med hverandre. Ved vask mange ITO glassplater, anbefales det å bruke noen støtte (f.eks sjampo pensel).
    4. Sett glassplater for fartøy som inneholder ITO i ultralydbad og sonicate det i 30 min. Etter dekantere vin av løsningen vask, skyll fartøyet som inneholder ITO glassplater ved 200 mL ultrapure vann for tre ganger.
    5. Legg til 300 mL ultrapure vann og sonicate fartøyet for 20 min. Deretter fjerne vannet ved decantation. Gjenta denne vask syklusen med ultrapure vann for tre ganger. For hver vask syklusen, sjekk ordningen av ITO glassplater i fartøyet slik at overflater av platene ikke er knyttet til hverandre.
    6. Etter tørr vask sykluser, glassplater ITO ettall gjennom gasstrømmen nitrogen. Når du legger glassplater ITO rydde sted, holde ITO overflaten oppover for å unngå skade eller forurensning av overflaten.
  2. Fabrikasjon av PEDOT+ belagt ITO glassplate
    1. Sette hetteglass som inneholder en nitromethane løsning av poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (etylenglykol) dopet med enheter (PEDOT+, 0,7 wt %) i ultralydbad og sonicate for 60 minutter å få en godt spredt løsning.
    2. Sted fullt ITO belagt glassplate på rotator av spin coater med ITO overflaten mot oppreist. Blåse av støv fra ITO overflaten med en nitrogen slag pistol. Nøye overføre 50 µL av ferske sonicated PEDOT+ løsning av pipette.
    3. Dikte PEDOT+ filmen ved å spinne platen med en hastighet på 1000 rpm for 60 s på omgivelsesforhold (~ 25 ° C, luftfuktighet: ~ 45%). Hold PEDOT+ belagt ITO glassplater under forholdene 1t uten baking.
  3. Fabrikasjon av ITO glass cellen
    1. Blåse av støv fra ITO mønstret glass og tallerkener med en nitrogen slag pistol.
    2. Gni ITO overfor glassplater (10 x 10 mm) med rayon klut grundig bruker en gni maskin. Under hele prosessen, kan du bruke en nitrogen slag pistol for å unngå forurensning av støv.
    3. Utføre følgende fremgangsmåter i et sted som kan unngå forurensning av støv, ideelt i et rent rom.
    4. Bland en dråpe optisk lim og en ris-sized mengde glassperler godt.
    5. Legge ned PEDOT+ belagt ITO glassplate på bordet PEDOT+ overflaten mot oppreist. Sette en svært liten mengde av lim blandingen på PEDOT+ belagt ITO glassplate der de fire hjørnene av ITO mønstret glass plate kommer.
    6. Sette ITO mønstret glassplate på PEDOT belagt+ ITO glassplate slik at ITO overflater av to glassplater står overfor hverandre til å dikte opp en celle. Skyv de fire hjørnene av cellen. Bekrefte et ensartet celle gap av forsvinningen av en utkant mønster observert på overflaten av cellen.
    7. Irradiate ovenfor ITO glass cellen med en 365 nm UV-lampe for 20 å styrke vedheft.
    8. Varme over cellen på en varm scene ved 100 ° C for 3t fortsette styrke vedheft.
    9. Koble to ledende ledninger til hver av ITO glassplater i cellen ved ultralyd lodding.

3. farge modulering eksperimenter

  1. Innføring av cholesteric LC blandingen i ITO glass cellen for fabrikasjon av LC enheten
    1. For lett håndtering, løse ledninger ovenfor forberedt glass celle til et mikroskop lysbilde med et isolerende tape.
    2. Varme hetteglass med cholesteric LC blandingen ved 80 ° C i 10 til 15 min på en varm scene. Også varme ITO glass cellen og en slikkepott, som brukes for overføring av prøven, ved samme temperatur.
    3. Overføre en liten mengde varme cholesteric LC blandingen med oppvarmet spatula raskt å gapet to ITO glassplater i cellen. Fylle opp hullet mellom de to glassplater av kapillær handlingen, som tar ~ 60 s.
    4. Senke temperaturen på varm scenen slik at temperaturen i cellen når 37 ° C.
    5. Trykk midt på enheten viser lyse refleksjon farge.
  2. Farge modulering eksperimenter ved hjelp av en digital optisk mikroskop.
    1. Bruke +1.5 og 0 V vekselvis LC enheten 4 s og 8 s, henholdsvis ved hjelp av en potentiostat på 37 ° C. Spenning verdiene defineres for ikke-PEDOT+-belagt ITO elektrode i referanse som for PEDOT+-belagt ITO elektrode i enheten. Observere og registrere fargeendring av LC enheten av digital optisk mikroskop.
  3. Spectrometric farge modulering eksperimenter
    1. Bruk følgende UV-vis spektrofotometer oppsettparameterne: fotometriske modus: %T, respons: rask, båndbredde: 1.0 nm, skannehastighet: 2000 nm/min, skanneområde: 800 til 300 nm
    2. For opprinnelig plan måling, plassere varme scenen i spektrofotometer uten LC enheten. Kontroller at observasjon hullet er riktig plassert i den optiske banen til spektrofotometeret og vinkel av forekomsten er 0. Overvåke transmisjon verdien i sanntid på en bestemt bølgelengde verdien er maksimert ved å justere plasseringen av varme scenen. Deretter start for det planlagte målet.
    3. Plasser LC enheten i denne varme scenen, og deretter plassere varme scenen til riktig plassering på samme måte som beskrevet i delen 3.3.2. Start måling og registrere spekteret.
    4. Bruke +1.5 V 4 s og start målingen. Etter måling, bruke 0 V 8 s og, igjen, start målingen.
    5. Gjelder +1.5 og 0 V vekselvis for 100 ganger LC enheten 4 s og 8 s, henholdsvis ved hjelp av en potentiostat. Registrere transmisjon på en bestemt bølgelengde (510 nm) under spenning programmet sykluser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Fotografier og transmisjon spectra tid avhengig transmisjon endre profil på 510 nm samles for LC enheten som inneholder FcD-dopet (3.1 mol %) cholesteric LC i nærvær av EMIm-OTf (3.0 mol %) under spenning programmet veksler mellom 0 og +1.5 V på 37 ° C.

LC blandingen inneholder FcD (3.1 mol %), EMIm-OTf (3.0 mol %) og 5OCB viste en cholesteric mesophase fra 46,8 ° C til 3,2 ° C på kjøling og 4,8 ° C 49,7 ° C på oppvarming bekreftet av differensial skanning calorimetry (DSC) måling (avsøkingshastigheten: 5 ° C/min). LC enheten som inneholder denne blandingen utstilt en lyse refleksjon farge (figur 2A-jeg) som refleksjon bandet sentrert på 467 nm var tydelig observert i spekteret sin transmisjon (figur 2B-jeg) på 37 ° C. Form av transmisjon spekteret av materialets LC i cellen var typisk for cholesteric LCs1,2, der bandet bredde Δλ (= 45 nm) er i tråd med den anslåtte verdien (53 nm) beregnes basert på den vanlige ( n o = 1,53)32 og ekstraordinære (ne = 1,71)32 refractive indekser av 5OCB. Dette indikerer at justeres homogent LC molekylene i cellen som ble oppnådd ved å gni på overflaten av glasset underlaget uten retning filmen, slik at klar observasjon av lyse farger og transmisjon spekteret.

Når en spenning på +1.5 V ble brukt til LC enheten, refleksjon fargen endres umiddelbart fra blått til grønt (485 nm, figur 2A-II og figur 2B-II). Anvendelse av 0 V førte første blå farge (467 nm, figur 2A-III og figur 2B-III). Denne syklusen kan gjentas mange ganger med minimum nedbrytning av transmisjon (figur 2C) på grunn av en orientational forstyrrelse av LC molekyler som kan repareres ved å bruke et skjær. Kvantitativ analyse avslørt at fremover og bakover fargeendringer ble avsluttet i bare 0,4 s og 2.7 s, henholdsvis basert på 90% endring i transmisjon på 510 nm (figur 2D). Det bemerkes at denne cholesteric reflekterende LC enheten er langt den raskeste svar og laveste i operasjonen spenning blant de designet for å være elektrisk drevet24,25,26,27 ,28,29,30,31,33,34.

Vi også fremstille en celle med en ITO elektrode mønstret med en figur av "UT" med FcD-dopet (3.1 mol %) cholesteric LC som inneholder EMIm-OTf (3.0 mol %). Alternerende påføring av +1.5 V og 0 V gjort figuren blinker (Figur 3).

Figure 1
Figur 1 : Kjemisk struktur av redoks-responsive chiral dopant FC D og mekanismen for refleksjon farge endring. (A, B) Kjemiske strukturer av FcD og dens oksidert danner FcD+. Spiralformede stemmeleiet P cholesteric LC bestående av 5OCB og FcD blir lengre ved oksidasjon av FcD som induserer senking av sin spiralformede kronglete makt βM. (C) illustrasjon av mekanismen av elektrokjemiske modulering av refleksjon fargen. Tilpasset med tillatelse fra J. er kjemiske Soc. 140, 10946-10949 (2018). Copyright 2018 American Chemical Society. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2 : Elektrisk svar av refleksjon fargen på cholesteric LC enheten. Bilder (A) og transmisjon spektra (B) av FcD-dopet (3.1 mol %) LC enheten som inneholder 3.0 mol % av EMIm-OTf i 5OCB i sin opprinnelige tilstand (I), etter påføring av +1.5 V 4 r (II), og anvendelse av 0 V 8 s (II) på 37 ° C. (C) endringer i Transmisjon av LC enheten på 510 nm når du bytter anvendt spenning mellom +1.5 og 0 V. (D) detaljer om transmisjon endre LC enheten på 510 nm. Tilpasset med tillatelse fra J. er kjemiske Soc. 140, 10946-10949 (2018). Copyright 2018 American Chemical Society. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3 : Prototype visningsenheten. En ITO-mønstret cellen som inneholder FcD- og EMIm-OTf-dopet cholesteric LC med doping forholdet 3.1 og 3.0 mol %, henholdsvis. Cellen kan blinke figuren av "UT" ved å bytte anvendt spenning mellom +1.5 og 0 V vekselvis. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Ved anvendelse av +1.5 V til toppen ITO elektrode (figur 1C) gjennomgår FcD en oksidasjon reaksjon for å generere FcD+. Spiralformede kronglete makt FcD+ (101 µm-1, figur 1B) er lavere enn FcD (116 µm-1, figur 1A)19, den spiralformede pitch av cholesteric LC blir lengre og dermed skifter refleksjon bølgelengden til en lengre bølgelengdeområdet fra 467 nm å 485 nm. Basert på spiralformede kronglete kraften, kan forholdet mellom FcD og FcD+ i LC blandingen på stasjonære staten beregnes for å være 71:29. Hvis alle FcD i LC blandingen er oksidert skjemaet FcD+, refleksjon bølgelengde skal 536 nm, som er mye lengre enn som observerte for LC enheten. Grunnen for lav konverteringsfrekvens er trolig på grunn av forekomsten av en motsatt reaksjon (reduksjon av FcD+) finner sted på grensesnittet av LC blandingen og PEDOT+ filmen (figur 1C). Anvendelsen av en høyere spenning forårsaket et mye bredere spekter av fargen Skift19. For eksempel, når vi brukt +2.5 V, fargeskiftet var mer betydelige (623 nm, oransje). Denne fargen endre var imidlertid ikke reversibel. Når vi tok en syklisk voltammogram (CV) til FcD, dens halv-bølge potensial vises på +0.61 V og irreversibel peak på +2.2 V19. Derfor skal den aktuelle kjøring spenningen mellom +0.61 og +2.2 V.

Rollen av filmen består av poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (etylenglykol) dopet med perklorat35 (PEDOT+) er en redoks par kan godta elektron fra FcD å kompensere for den avgift. Faktisk vi kan observere nedgangen i transmisjon på rundt 600 nm (figur 2B-II), som er karakteristisk for redusert PEDOT+36. Hvis ikke bruker PEDOT+ filmen, fant ingen refleksjon fargeendring sted under den samme spenningen forhold19. Merk at en film av PEDOT/PSS37, en av de mest populære PEDOT derivater, ikke passer for denne enheten som refleksjon farge gradvis endres uten spenning-programmet. Dette er sannsynligvis på grunn av irreversible reaksjon mellom FcD og svært sure PSS.

Farge modulering tiden for denne enheten er 0,4 s og 2.7 s og dermed responshastigheten er 45 nm/s og 7 nm/s fremover og bakover fargeendringene, henholdsvis. Gjennomsnittlig hastighet er 26 nm/s. Dette er uhørt rask blant andre elektrisk farge modulable cholesteric LCs. I 2010, rapporterte kaninen og medforfattere27 en electromechanically farge tunable cholesteric LC enhet som kan endre sin refleksjon farger i 3-5 s. I det synlige området, kan farge modulering hastigheten bli beregnet som ~ 17 nm/s. Ingen andre eksempel26,29,30,31,33,34 ble rapportert å overskride denne hastigheten før vår studie19. Det er også bemerket at spenningen 1,5 V kreves for farge modulering i enheten er betydelig lavere sammenlignet med tidligere rapporterte de24,25,26,27, 28 som de vanligvis over 40 V.

Vi har vist protokollen for fabrikasjon av reflekterende cholesteric LC skjermenhet som inneholder FcD-dopet LC som en aktiv komponent. Dette er det første eksemplet på en cholesteric LC kan endre refleksjon fargen på anvendelse av en spenning så lavt som 1,5 V. Under denne spenningen forhold, refleksjon fargeendring foregår i 0,4 s, som også er en enestående hastighet. Tidligere kan refleksjon farge modulering av cholesteric LCs være oppnåelig bare ved å bruke høy spenning (typisk over 40 V). Denne metodikken, derimot, kan modulerer refleksjon fargen ved å bruke vanlige 1,5 V tørr-cellers batteri. Dette cholesteric-LC-baserte skjermenheten vil bane vei for utvikling av neste generasjons reflekterende viser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Vi takker Dr. Keisuke Tajima fra RIKEN senter for Emergent saken Science for verdifulle diskusjoner. En del av dette arbeidet ble utført på Avansert karakterisering nanoteknologi plattformen ved University of Tokyo, støttet av Kunnskapsdepartementet, kultur, sport, vitenskap og teknologi (MEXT), Japan. Dette arbeidet ble økonomisk støttet av et JSP Grant-in-Aid for vitenskapelig forskning (S) (18H 05260) på "Nyskapende funksjonelle materialer basert på multi-skala Interfacial molekylær Science" for år Y.I. er takknemlig for en JSP-Grant-in-Aid for utfordrende Utforskende forskning (16K 14062). St Takk JSP unge vitenskapsmannen fellesskap.

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

Kjemi problemet 144 Cholesteric krystall chiral dopant redoks reaksjon reflekterende skjerm strukturelle farge elektrokjemi
En elektrokjemisk Cholesteric flytende krystallinsk enhet for rask og lav spenning modulering
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