Yüzey Islatma Levhalarının Termodinamik Büyümesi ile tetiklenen Sıvı Kristalde Oryantasyon Geçişi

Bu prosedürün genel amacı, sıcaklığa tepki olarak bir sıvı kristalin oryantasyonel geçişini tetiklemektir. Ve geçişi karakterize etmek için. Bu yöntem, termodinamik yüzey ankraj davranışları gibi sıvı kristal alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.

Ve bu protokolün avantajı, oryantasyonel geçişin bu sürekli şekilde net bir şekilde görselleştirilebilmesidir. Ve eğer ilgili fiziksel özellikler sistematik olarak araştırılabilirse. Bu prosedüre başlamak için, spin kaplama için 0,5 ila 1 mikrometre kalınlığında tek tip filmler elde etmek için istenen perfloropolimeri ticari bir çözücü içinde bir ila iki oranında çözerek bir mililitre perfloropolimer çözeltisi hazırlayın.

Daha sonra, cam substratları bir alkali deterjan içinde 42 kilohertz'de sonikasyon ile yıkayın. Ardından, her bir alt tabakayı damıtılmış suyla tekrar tekrar durulayın. Alt tabakaları duruladıktan ve kuruduktan sonra 10 dakika boyunca UV ozon temizleyiciye tabi tutun.

Bunu takiben, temizlenmiş her cam alt tabakaya 20 mikrolitre perfloropolimer solüsyonu damlatın. Çözeltiyi hemen 3.500 rpm'de ve oda sıcaklığında 70 saniye boyunca döndürün. Ardından, çözücüyü çıkarmak için filmi 80 derecede 60 dakika ve kürleme için 200 derecede 60 dakika pişirin.

Film kaplı cam alt tabakalardan birine mikrometre boyutunda cam parçacıklarla önceden karıştırılmış, ışıkla sertleştirilebilir bir reçine uygulayın. Ardından, ilk alt tabakanın üzerine ikinci bir film kaplı cam alt tabaka yerleştirin ve iki alt tabakayı birbirine yapıştırmak için 365 nanometre dalga boyuna sahip bir LED lamba kullanın. Daha sonra, izotropik nematik faz geçiş sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta kılcal kuvvet altında bir spatula kullanarak hazırlanan LC hücrelerinin her birine 0.2 ila 10 mikrolitre CCN47 ekleyin.

Şimdi, numune sıcaklığını artı veya eksi 100 Kelvin hassasiyetle kontrol etmek için sıcak bir aşama ile birlikte dört ila 0.1X objektif lens ile polarize optik mikroskopi altında LC hücrelerini gözlemleyin. Dijital renkli bir kamera kullanarak, dokuları 291 ila 343 Kelvin aralığında hem soğutma hem de ısıtma sırasında Kelvin başına eşit aralıklarla beşten fazla karede kaydedin. Dielektrik spektroskopi için, her bir alt tabakaya kurşun tel lehimleyerek ITO elektrotlu bir LC hücresi hazırlayın.

LC hücrelerinin kapasitansını ölçmek için, hücreleri ticari bir empedans kazanç faz analizörünün terminallerine bağlayın. Ardından, analizör ile her beş dakikada bir LC hücrelerinin kapasitansının zamana bağımlılığını ölçün. HR-DSC analizi için, LC hücrelerini incelenmek üzere ev yapımı bir HR-DSC'ye yerleştirin.

Minimum sıcaklık çözme gücünü artırmak için dakikada 0,05 ila 0,10 Kelvin tarama hızlarıyla ölçümler yapın. Soğutma ve ısıtma sırasında düzlemsel durumdan dikey yönlendirme durumuna yönelimsel geçiş sırasında polarize optik mikroskopi ve dielektrik spektroskopi ölçümleri ile yapılan dokunun evrimi burada gösterilmektedir. Soğuduktan sonra, düzlemsel oryantasyon izotropik nematik geçiş sıcaklığının hemen altındadır.

İki ve dört fırça Schlieren dokularının görünümü ile. Tavlama veya daha fazla soğutma ile görüş alanı tamamen kararır ve bu da oryantasyon geçişinin tamamlandığını gösterir. Sıcaklık ve zamanın bir fonksiyonu olarak numuneden geçen ısı akışını temsil eden HR-DSC verileri burada gösterilmektedir.

Oryantasyonel geçişten sonra Avrami üssünü analiz etmek için ısı akışının zaman verileriyle değişimi kullanıldı. Otlatma olayları, x-ışını kırınım modelleri, damlacık geometrisinde ve çeşitli sıcaklıklarda C2 LC hücre geometrisinde. Yarı smektik a-ıslatma levhalarının kısa menzilli siparişini gösterin.

Yüzeye yakın oluşan katman yapıları ile. Düzlemsel oryantasyon durumlarının sıcaklık aralığında bile, yarı-smektik a-ıslatma tabakaları devam eder, bu da yüzey oryantasyon koşulunun hüsrana uğradığını gösterir. Histerezis aralığı, polarize optik mikroskopi ve dielektrik spektroskopi ile doğrulanan histerezis aralığı ile tutarlıdır, bu da oryantasyonel geçişin yarı-smektik a-ıslatma tabakası büyümesi tarafından tetiklendiğini düşündürür.

Bu nedenle, bir kez ustalaştıktan sonra, hazırlık prosedürleri uygun şekilde gerçekleştirilirse, oryantasyonel geçişin gözlemlenmesi dört saat içinde yapılabilir. Bu prosedürü takiben, sıvı kristal yönlendiricinin oryantasyonlarının özel dağılımı gibi ek soruları yanıtlamak için floresan konfokal mikroskopi ve doğrusal olmayan optik analiz gibi diğer yöntemler gerçekleştirilebilir. Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, sıvı kristallerin yüzey bilimi alanındaki araştırmacıların, yüzeylere yakın mikroskobik yapılar ile mikroskobik yapılar ve özellikler arasındaki bağlantıları keşfetmelerinin yolunu açtı.

Bu videoyu izledikten sonra, oryantasyonel geçişi gözlemlemek için bir numunenin nasıl hazırlanacağını ve önemli fiziksel özelliklerin nasıl karakterize edileceğini iyi anlamış olmalısınız.