A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
بروتوكول لتصنيع جهاز عاكس عرض بلوري سائل cholesteric المحتوية على يرد يستعمل مراوان مراعية للأكسدة والاختزال السماح بعملية سريعة والجهد المنخفض.
علينا أن نظهر أسلوباً لاختلاق جهاز عرض يعكس نموذج الذي يحتوي على cholesteric الكريستال السائل (LC) كعنصر نشط. وتتألف cholesteric LC nematic LC 4 '-بينتيلوكسي-4-سيانوبيفينيل (5OCB)، ويستعمل مراوان المراعية للأكسدة والاختزال (إف سيد) ودعم اﻻلكتروﻻيت 1-إيثيل-3-ميثيليميدازوليوم تريفلوروميثانيسولفوناتي (اميم-اللوبي). أهم عنصر هو إف سيد. هذا الجزيء يتغير قيمته السلطة (بالمشاركة) التواء حلزوني استجابة لتفاعلات الأكسدة والاختزال. ولذلك، تسمح تفاعلات الأكسدة الكهروكيميائية في الموقع في خليط LC الجهاز لتغيير لونه انعكاس في الاستجابة للمحفزات الكهربائية. قدم الخليط LC بعمل شعري، في نوع ساندويتش إيتو زجاج خلية يتألف من شريحتين زجاج مع أقطاب أكسيد القصدير (إيتو) إنديوم منقوشة، واحدة منها كانت مغطاة بطبقة poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-co-بولي (الإيثيلين يخدر جليكول) مع بيركلورات (بيدوت+). بناء على طلب من + 1.5 V، تغيير لون انعكاس للجهاز من الأزرق (467 nm) إلى اللون الأخضر (485 نانومتر) في 0.4 اللاحقة س. تقديم طلب 0 الخامس الجهاز استعادة اللون الأزرق الأصلي في 2.7 s. يتميز هذا الجهاز باستجابته أسرع الكهربائية والتشغيل أدنى الجهد بين أي جهاز LC cholesteric المبلغ عنها سابقا. هذا الجهاز يمكن أن يمهد الطريق لتطوير القادم جيل يعرض العاكسة مع معدلات استهلاك منخفض للطاقة.
Cholesteric البلورات السائلة (LCs) معروفة لمعرض انعكاس مشرق الألوان بسبب تلك الترتيبات الجزيئية حلزونية داخلية1،2،3،4. الطول الموجي انعكاس λ يتحدد الملعب حلزونية ف والانكسار المتوسط مؤشر ن من قانون العمل (λ = nP). يمكن إنشاء مثل هذه LCs بالمنشطات مراوان المركبات (دوبانتس مراوان) إلى nematic LCs والملعب حلزوني تحدده المعادلة P = 1/βمج، βم فيها قوة اللف حلزوني (بالمشاركة) و C هو المولى جزء بسيط يستعمل انطباقي. استناداً إلى هذه الفكرة، دوبانتس مراوان المختلفة التي يمكن أن تستجيب لمجموعة متنوعة من المنبهات مثل الضوء5،6،،من78والحرارة9والمجال المغناطيسي10والغاز11 وقد وضعت. هذه الخصائص التي يمكن أن تكون مفيدة للعديد من التطبيقات مثل أجهزة الاستشعار12 وأشعة الليزر13،،من1415 بينها16،17،18 .
في الآونة الأخيرة، قمنا بتطوير الأول يستعمل مراوان المراعية للأكسدة إف سيد (الشكل 1أ)19 التي يمكن تغيير قيمته بالمشاركة في الرد على تفاعلات الأكسدة والاختزال. إف سي وتتألف من وحدة فيرسين، التي يمكن أن تخضع للأكسدة عكسها ردود فعل20،،من2122، ووحدة بينافثيل، والتي من المعروف أن معرض عالية القيمة بالمشاركة23 د . LC cholesteric يخدر مع إف سيد، حضور اﻻلكتروﻻيت داعمة، يمكن تغيير لونه انعكاس داخل 0.4 s واستعادة اللون الأصلي في 2.7 ثانية عند تطبيق الجهد + 1.5 و 0 الخامس، على التوالي. ولاحظ بسرعة استجابة عالية ومنخفضة الجهد التشغيل للجهاز لم يسبق له مثيل بين أي جهاز LC cholesteric حتى الآن ويقال.
أحد التطبيقات الهامة ل cholesteric LCs في عرض العاكسة، معدل استهلاك الطاقة الذي أقل بكثير مما يعرض LC التقليدية. ولهذا الغرض، يجب تغيير cholesteric LCs لونه التفكير مع المحفزات الكهربائية. ومع ذلك، تستخدم معظم المنهجيات السابقة الكهربائية اقتران بين المحفزات الكهربائية التطبيقية وجزيئات LC المضيفة، الأمر الذي يتطلب الجهد العالي ما يزيد على 40 الخامس24،،من2526،27 ،28. لاستخدام يستعمل مراوان تستجيب كهربائياً، هناك فقط بضعة أمثلة29،30 بما في ذلك جهودنا السابقة العمل31، الأمر الذي يتطلب أيضا الجهد العالي مع سرعة استجابة منخفضة. النظر في هذه الأعمال السابقة، أداء لدينا ناديد-جهاز LC cholesteric مخدر، خاصة بالنسبة لسرعة تعديل لون سريعة (0.4 s) والجهد التشغيل المنخفض (1.5 V)، هو أحد الإنجازات رائدة التي يمكن إلى حد كبير الإسهام في وضع يعرض العاكسة الجيل القادم. في هذا البروتوكول مفصلاً، نظهر في عمليات التصنيع، وإجراءات التشغيل لأجهزة عرض النموذج LC cholesteric.
1-إعداد الخليط LC cholesteric
2-إعداد ساندويتش-نوع الخلية الزجاج إيتو
3-لون تجارب التحوير
الصور والأطياف منافذه ومنافذه يعتمد وقت تغيير الملامح 510 نانومتر جمعت لجهاز LC المحتوية على إف سيد-مخدر (مول 3.1%) LC cholesteric حضور اميم-اللوبي (مول 3.0%) وخلال دورات تطبيق الجهد بين 0 و + 1.5 V عند 37 درجة مئوية.
خليط LC المحت...
بناء على طلب من + 1.5 V إلى أعلى إيتو قطب كهربائي (الشكل 1ج)، يخضع إف سيد فعل أكسدة لتوليد إف سيد+. كما قوة التواء حلزوني إف سيد+ (101 ميكرومتر-1،
ليس لدينا شيء الكشف عنها.
ونشكر الدكتور كيسوكي تاجيما من مركز بتبريد "العلم هذه المسألة الناشئة" للمناقشات القيمة. جزء من هذا العمل وقد أجرى في منصة تقنية النانو توصيف متقدمة من جامعة طوكيو، وتدعمها وزارة التربية والتعليم، والثقافة والرياضة، والعلوم والتكنولوجيا، اليابان. هذا العمل ماليا وأيده معونات JSPS للعلمية البحثية (S) (ح 18 05260) على "المواد الفنية المبتكرة استناداً إلى مقياس متعدد العلوم الجزيئية السطح البيني" لتشعر بالامتنان لمعونات JSPS لتحدي Y.I. يأتون البحوث الاستكشافية (14062 ك 16). شارع فضل زمالة عالم الشباب JSPS.
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved