טכניקות הרומן להתבוננות מבניים הדינמיקה של גביש נוזלי Photoresponsive

Masaki Hada; Shohei Saito; Ryuma Sato; Kiyoshi Miyata; Yasuhiko Hayashi; Yasuteru Shigeta; Ken Onda

doi:10.3791/57612

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Summary

כאן, אנו מציגים את הפרוטוקולים של ניתוחים דיפרנציאלית-זיהוי של זמן לפתור אינפרא-אדום הרטט ספקטרוסקופיה ו אלקטרון עקיפה המאפשרים אבחנת העיוותים של מבנים מקומיים סביב photoexcited מולקולות ב טורי גביש נוזלי, נותן מבט אטומית על הקשר בין המבנה את הדינמיקה של החומר photoactive.

Abstract

אנו נדון במאמר זה את המידות ניסיוני של המולקולות בשלב גביש נוזלי (LC) באמצעות ספקטרוסקופית הרטט זמן לפתור אינפרה-אדום (IR) אלקטרון זמן לפתור עקיפה. גביש נוזלי שלב היא מדינה חשובה של החומר הקיים בין השלבים הנוזלית והוא מצוי גם מערכות טבעיות כמו אלקטרוניקה אורגני. גביש נוזלי orientationally הורה אך באופן רופף ארוז, לכן, הייצורים החיים הפנימיים ואת במערכים של רכיבי מולקולרית של ארגון LCs ניתן לשנות על ידי גירויים חיצוניים. למרות מתקדם זמן לפתור שיטות דיפרקציה חשפו דינמיקה מולקולרית בעשירית בקנה מידה של גבישים יחיד, polycrystals, תצפיות ישירה של מבנים האריזה ואת הדינמיקה מרביים מחומרים קלים יש להיות הכבידו על ידי מטושטש תבניות עקיפה. כאן, אנו מדווחים זמן לפתור ספקטרוסקופיה הרטט IR ו אלקטרון diffractometry לרכוש תמונות מרביים של חומר LC טורי הנושאת moiety הליבה photoactive. זיהוי דיפרנציאלית ניתוחים של השילוב של זמן לפתור ספקטרוסקופיה הרטט IR של אלקטרון עקיפה הינם כלים רבי-עוצמה אפיון מבנים ואת הדינמיקה photoinduced מחומרים קלים.

Introduction

גביש נוזלי (ארגון LCs) יש מגוון פונקציות, נמצאים בשימוש נרחב ביישומים מדעיים וטכנולוגיים¹^,²^,³^,⁴^,⁵^,⁶. אופן הפעולה של ארגון LCs ניתן לייחס שלהם orientational פוקד גם לגבי ניידות גבוהה של המולקולות שלהם. מבנה מולקולרי של חומרים LC מאופיין בדרך כלל על ידי גרעין mesogen ושרשראות פחמן גמיש רב המבטיחים ניידות גבוהה של מולקולות LC. תחת לגירויים חיצוניים⁷^,⁸^,⁹^,¹⁰^,¹¹^,¹²^,¹³^,¹⁴^,¹⁵, כגון אור, שדות חשמליים, שינויי טמפרטורה או לחץ מכני, קטן "אינטרה", תנועות הבין-מולקולרי של LC מולקולות הגורם דרסטית מבני סידור מחדש במערכת, שמוביל להתנהגות פונקציונאלית שלה. כדי להבין את הפונקציות של חומרים LC, חשוב לקבוע את המבנה בקנה מידה מולקולרי בשלב LC ולזהות חובה מפתח המולקולרי ודפורמציות אריזה.

רנטגן עקיפה (XRD) הוא מועסק בדרך כלל ככלי רב-עוצמה עבור קביעת מבנים של LC חומרים¹⁶^,¹⁷^,¹⁸. עם זאת, תבנית עקיפה שמקורם גרעין מגיב לגירויים פונקציונלי הוא לעיתים קרובות מוסווה ע י דפוס הילה רחבה משרשרת ארוכה פחמן. פתרון יעיל לבעיה זו מסופק על ידי ניתוח זמן לפתור עקיפה, המאפשרת תצפיות ישירה של דינמיקה מולקולרית באמצעות photoexcitation. טכניקה זו מחלצת מבניים מידע אודות moiety ארומטי photoresponsive באמצעות ההבדלים בין הדפוסים עקיפה שהושגו לפני ואחרי photoexcitation. הבדלים אלה לספק את האמצעים כדי להסיר את רעשי הרקע והן כדי לצפות ישירות את השינויים המבניים של עניין. ניתוחים של הדפוסים עקיפה דיפרנציאלית לחשוף את אותות מאופנן moiety photoactive לבד, ובכך למעט עקיפה ברישול מכל הכבלים פחמן אי-photoresponsive. תיאור של שיטת ניתוח עקיפה דיפרנציאלית ניתנת Hada, ואחמ¹⁹.

מדידות זמן לפתור עקיפה יכול לספק מידע מבניים על rearrangements אטומי המתרחשות במהלך המעבר לשלב חומרים²⁰^,²¹^,²²^,²³^, ²⁴ ^, ²⁵ ^, ²⁶ ^, ²⁷ ^, ²⁸ ^, תגובות ²⁹ ו כימית בין מולקולות³⁰^,³¹^,³²^,³³^,³⁴. עם יישומים אלה בראש, נעשתה התקדמות נפלאה בפיתוח של ultrabright ו ultrashort פעמו קרני רנטגן³⁵^,³⁶ , אלקטרון³⁷^,³⁸^,³⁹ ^, ⁴⁰ מקורות. עם זאת, זמן לפתור עקיפה בלבד הוחל מולקולות פשוטות, מבודד או חד - או פולי-קריסטלים, ב אשר מאוד הורה סריג אורגניים או מולקולות אורגניות לייצר עקיפה היטב נפתרה דפוסי מתן מבנית מידע. לעומת זאת, ניתוחים מבניים מרביים מחומרים קלים מורכבים יותר יש כבר הקשו בגלל שלהם שלבים פחות מסודרת. במחקר זה, נדגים את השימוש עקיפה אלקטרון זמן לפתור וכן ארעי ספקטרום בליעה של ספקטרוסקופיה הרטט זמן לפתור אינפרה-אדום (IR) כדי לאפיין את הדינמיקה מבנית של photoactive חומרים LC בעזרת זה מתודולוגיה עקיפה, חילוץ¹⁹.

Protocol

1.Time-נפתרה ספקטרוסקופית הרטט אינפרא אדום

הכנת הדוגמא
1. פתרון: להמיס מולקולות cyclooctatetraene מורחב-π (π עריסה) לתוך דיכלורומתאן עם ריכוז נאות (1 mmol/L).
2. LC שלב: להמיס את האבקה π עריסה על מצע סידן פלואורי (CaF₂) באמצעות פלטה בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס. מגניב המדגם-טמפרטורת החדר.
  הערה: אנחנו צריכים לבחור חומר (CaF₂ או בריום פלואוריד (BaF₂)) שקוף בטווח אמצע-IR.
המנגנון הגדרה-up
1. . הפעילי את הלייזר טיטניום ספיר (Ti:sapphire) ואת המגבר דופק chirped תרמית ייצוב אותם למשך מספר שעות.
2. ודא שהיישורים נכונים. בדוק את כוח ויציבות של המשאבה אולטרה סגול (UV), המכשיר אמצע-IR ויישר מחדש את הנתיב אופטי במידת הצורך. הגדרת אופטי של זמן לפתור ספקטרוסקופית אינפרא אדום מסופק באיור5.
3. מגניב המערך גלאי HgCdTe IR באמצעות חנקן נוזלי. ודא כי ספקטרומטר ממוקם כראוי כך את כמות סבירה של אור מזוהה בטווח של ריבית. כיילו את ספקטרומטר באמצעות ספקטרום הספיגה של חומרים ידועים כגון terephthalate פוליסטירן או פוליאתילן.
4. הר מדגם אשר מראה גדולה צילום-induced חולף תגובה (סי וופל (1 מ מ) או Re(bpy)(CO)₃Cl/CH₃CN פתרון) את המחזיק לדוגמה. אתר העיכוב משאבת-בדיקה לערך חיובי ולמטב את הסכום של האות ארעי על ידי ערבוב קרן המשאבה על מנת להבטיח את החפיפה משאבת-בדיקה.
5. למצוא את הגדרת מוצא זמן על ידי לקיחת ארוכי טווח סריקה על העיכוב משאבת-בדיקה באמצעות התוכנית בבית שנבנה (איור 6). בדוק את המיקום שבו האות ארעי מתחילים להגיח.
6. בדוק את הדינמיקה של רטט סימטרי, אנטי-סימטרית של CO מתיחה Re(bpy)(CO)₃Cl רגעים דיפול של מי הם אורתוגונלית. שימו לב כי שניהם צריך להראות דינמיקה בדיוק באותו כאשר התנאי זווית קסם מתקיים כראוי.
מדידה ורכישת נתונים
1. פתרון: הר התא בנוי הבית זרימה. תוכנית ההתקנה המכשיר מבעבע עם גז אינרטי (חנקן (N₂) או ארגון (Ar)) במידת הצורך. LC שלב: הר המדגם מצופים ספין π-מיטה מתקפלת עם המצע על הבמה ממונע לעבור ללא הרף את הנקודות לייזר על הדגימה כדי למזער את הנזק לייזר המושרה.
2. Doublecheck המיקום זמן אפס עם הדוגמה.
3. קביעת טווח סריקה העיכוב משאבת-בדיקה כראוי (התחלה, סיום, ותלחץ).
4. בחר ספריה לשמירת נתונים.
5. להתחיל איסוף הנתונים עם התוכנית מתוצרת בית.
  הערה: הנתונים נרשמים אוטומטית בספרייה.

2. זמן לפתור אלקטרון עקיפה

ייצור של מדגם המצע
1. לרכוש רקיק סיליקון (001) (200 מיקרומטר עבה), הצדדים אשר יהיו מכוסים מראש ניטריד 30-nm-עבה עשירים צורן (Si₃N₄, או פשוט חטא) סרט (איור 11א). חותכים כשהפחד חטא/סי/חטא בכיכר (15 × 15 מ מ²).
2. להאיר עם Ar אשכול יון קורות⁴¹ -הכשרון של 2.5 × 10¹⁶ יונים/cm² אל אחד מן הצדדים הנגדי של חטא/סי/חטא אבל מסכה מתכת (איור 12), וזה מספיק להסיר את הסרט חטא 30-nm-עבה (איור 11 B, C).
  הערה: שיטה חלופית כדי להסיר את הסרט החטא הוא איכול פלזמה או יון קורות תחריט.
3. הכן תמיסה מימית אשלגן הידרוקסידי (KOH)-ריכוז של 28%.
4. מכניסים את לחם הקודש KOH פתרון בטמפרטורה של 60-70 מעלות צלזיוס במשך 1-2 ימים (איור 11D), אשר מבצעות תחריט נוסף הנגדי של סי דרך כימית איזוטרופיות תצריב קו⁴².
  הערה: קצב איכול סי KOH הפתרון הוא מהיר יותר מזה על חטא, אז הסרט דק חטא נותר self-supporting ממברנות (איור 11E).
5. כשהפחד עם חטא ממברנות במים יונים יבש ונקי זה עם גז חנקן.
הכנת הדוגמא
1. מתמוסס המולקולות π עריסה של כלורופורם-ריכוז של 10 מ"ג/מ"ל.
2. תוכנית הספין-coater: האיצי ל 2000 סל ד 5 s, שמור הסיבוב עבור 30 s, ותפסיק הסיבוב. ספין-המעיל הפתרון π עריסה על גבי המצע ממברנה חטא כמוצג באיור 11נ.
  הערה: גודל וופל נכונה עבור ספין-ציפוי חייב להיות יותר מ 10 × 10 מ מ², מאז המתח לפעמים מפריע עם ספין-ציפוי של חומרים על מוצרי קונדיטוריה קטנה יותר, לדוגמה, רשת ממברנה חטא במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים.
3. שים המדגם מצופה על המצע ממברנה חטא על גזייה בטמפרטורה של 100 מעלות צלזיוס, להמיס אותו, לצנן את זה בהדרגה לטמפרטורת החדר (איור 11G).
מדידות
1. הר הדגימה את המחזיק לדוגמה עם בורג ולשים את בעל מדגם תא ואקום (לדוגמה קאמרית).
2. חותם תא ואקום עם מכסה, להחליף משאבת סיבוביים לפנות את החדר עד רמה ואקום של פחות מ 1000 הפלסטינית. לאחר מכן, לעבור על משאבות טורבו מולקולרי עד תא תותח אלקטרונים ברמה ואקום של ~ 10^-6 הרשות הפלסטינית (בדרך כלל עבור יותר מ 12 שעות).
3. . הפעילי את הלייזר Ti:sapphire ואת המגבר הדופק מעוצבנת, תרמית לייצב אותם עבור יותר מ 1 h. הגדרת הניסוי של עקיפה אלקטרון זמן לפתור מסופק באיור9. הגדר את קצב החזרה עד 500 הרץ.
4. . הפעילי את מותחן של המצלמה תשלום מצמידים מכשיר (CCD), תירגע עד 10 מעלות צלזיוס.
5. . הפעילי את אספקת חשמל ולהתאים את המתח על 75 kV.
  הערה: הזרם דליפה של הזרם צריך לא משתנים מחוץ לטווח 0.1 µA.
6. חפיפה מיוחד. פתיחת התוכנית האוטומטית בקידוד מעבדה (איור 10א) וקבע את מועד החשיפה (50 ms). למצוא את המיקום של אלומת אלקטרונים עם הקדמוניות מצויד בעל מדגם באמצעות התוכנית הגדרת סוג ההתחלה כדי Z_overlap החפיפה של ציר z, Y_overlap, לחיצה על לחצן ' התחל '.
7. מוגדר כשקרן האלקטרונים במיקום חריר ויישר את הלייזר משאבה עם האור משתקף משאבת מאת חריר.
8. למדוד את המיקום אפס זמן עם חומר אי-אורגנית (Bi₂Te₃) את המחזיק לדוגמה באמצעות תוכנית אוטומטית בקידוד מעבדה (איור 10ב') על ידי הגדרת להתחיל סוג זמן לפתור והקשת לחצן התחל. תהליך זה, להתאים את הכשרון משאבת mJ/cm 2².
9. להוסיף את גביע פאראדיי למעבר של כשקרן האלקטרונים, למדוד את הכשרון של קרן אלקטרונים עם picoammeter שנבנה מעבדה וכוונן אותו על-ידי סיבוב המסנן ND מתכוונן על הקו בדיקה. להתאים thefluence של הדופק המשאבה על-ידי סיבוב לוחית של גל על הקו המשאבה.
10. העבר למצב מדגם ולהגדיר את זמן החשיפה של מצלמה CCD. להשיג את תמונת דיפרקציה אלקטרון באמצעות התוכנית האוטומטית בקידוד מעבדה (איור 10ב') על-ידי הגדרת להתחיל סוג יחיד ולחיצה על לחצן ' התחל '.
11. מעבר על הרכיב Peltier של המצלמה CCD ולא תירגע עד הטמפרטורה של-20 ° C.
12. להגדיר את הזמן-צעד, בהתאם למספר הצעדים על המדידות זמן לפתור. להשיג תמונות דיפרקציה אלקטרון זמן לפתור באמצעות התוכנית האוטומטית בקידוד מעבדה (איור 10ב') על-ידי הגדרת להתחיל סוג זמן לפתור ולחיצה על לחצן ' התחל '.
13. להשיג את תמונת הרקע זמן לפתור באספקת החשמל האצת אלקטרונים לכבות באמצעות התוכנית האוטומטית בקידוד מעבדה (איור 10ב') על-ידי הגדרת להתחיל סוג זמן לפתור , לחיצה על לחצן ' התחל '.

תוצאות

בחרנו עריסה π אוכף בצורת שלד⁴³^,⁴⁴ כיחידה ליבה photoactive של מולקולת LC, משום טפסים מבנה הערימה טורי מוגדר היטב, כי הטבעת המרכזית מתקפלת אנחנו שמרנו אותו שמונה צפויה להראות photoinduced הסתגלותי לשנות לצורה שטוחה בשל¹⁹^,המדינה נרגשת ומו...

Discussion

צעד קריטי של התהליך במהלך המדידות עקיפה אלקטרון זמן לפתור היא שמירה על מתח גבוה (75 קוו) ללא תנודות הנוכחי מאז המרחק בין photocathode לבין אנודת צלחת הוא ~ 10 מ מ בלבד. אם הזרם תנודות מעל הטווח של 0.1 µA לפני או במהלך הניסויים, תגביר את המתח האצה עד 90 קוו כדי לשחרר ולהגדיר אותו שוב ל-75 קוו. תהליך מיזוג זה ?...

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

אנו מודים ד ר טנקה ס במכון הטכנולוגי טוקיו למדידות הרטט ספקטרוסקופיית אינפרא-אדום זמן לפתור, פרופסור מ ההרה, ד ר ק' מצואו ב אוניברסיטת נאגויה למדידות XRD. אנחנו גם תודה יאמאגוצ'י ס פרופסור ב אוניברסיטת נאגויה, פרופסור Herges ר ב אוניברסיטת קיל, פרופסור ר ג ד מילר מכון מקס פלנק למבנה, דינמיקה של החומר לדיון בעל ערך.

עבודה זו נתמכת על ידי היפני מדע טכנולוגיה (JST), פרסטו, למימון הפרויקטים "טכנולוגיה מולקולרית ויצירה של פונקציות חדשות" (גרנט מספר JPMJPR13KD, JPMJPR12K5 ו- JPMJPR16P6), "המרה כימית של אנרגיית האור". עבודה זו נתמכת גם חלקית JSPS גרנט מספרים JP15H02103, JP17K17893, JP15H05482, JP17H05258, JP26107004 ו- JP17H06375.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Chirped pulse amplifier	Spectra Physics Inc.	Spitfire ACE	For time-resolved IR vibration spectroscopy
Chirped pulse amplifier	Spectra Physics Inc.	Spitfire XP	For time-resolved electron diffractometry
Femtosecond laser	Spectra Physics Inc.	Tsunami	For time-resolved IR vibration spectroscopy
Femtosecond laser	Spectra Physics Inc.	Tsunami	For time-resolved electron diffractometry
Optical parametric amplifier	Light Conversion Ltd.	TOPAS prime
64-channel mercury cadmium tellurium IR detector array	Infrared Systems Development Corporation	FPAS-6416-D
FT-IR spectrometer	Shimadzu Corporation	IR Prestige-21
High voltage supply	Matsusada precision	HER-100N0.1
Rotary pump	Edwards	RV12
Molecular turbo pumps	Agilent Technologies Japan, Ltd.	Twis Torr 304FS
Vacuum gauges	Pfeiffer vacuum systems gmbh	PKR251	For ICF70 flange
Vacuum monitors	Pfeiffer vacuum systems gmbh	TPG261
Fiber coupled CCD camera	Andor Technology Ltd.	iKon-L HF
BaF2 and CaF2 substrates	Pier optics		Thickness 3 mm
AgGaS2 crystal	Phototechnica Corporation		Custom-order
BBO crystals	Tokyo Instruments, Inc.		SHG θ=29.2 deg THG θ=44.3 deg
calcite crystals	Tokyo Instruments, Inc.		Thickness 1mm
Optical mirrors	Thorlabs	PF10-03-F01 PF10-03-M01 UM10-45A	Al coat mirrors Au coat mirrors Ultrafast mirrors
Optical mirrors	HIKARI,Inc.		Broadband mirrors
Dichroic mirrors	HIKARI,Inc.		Custom-order Reflection: 266 nm Transmission: 400, 800 nm
Optical chopper	Newport Corporation	3501 optical chopper
Optical shutters	Thorlabs Inc.	SH05/M SC10
Optical shutters	SURUGA SEIKI CO.,LTD.	F116-1
Beam splitters	Thorlabs Inc.	BSS11R
Fused-silica lenses	Thorlabs Inc.	LA4663 LA4184
BaF2 lens	Thorlabs Inc.	LA0606-E
Polarized mirrors	Sigmakoki Co.,Ltd		Custom-order Designed for 800 nm Reflection: s-polarized light Transmission : p-polarized light
Half waveplate	Thorlabs Inc.	WPH05M-808
Mirror mounts	Thorlabs Inc.	POLARIS-K1 KM100	Kinematic mirror mounts
Mirror mounts	Sigmakoki Co.,Ltd	MHAN-30M MHAN-30S	Gimbal mirror mounts
Mirror mounts	Newport Corporation	ACG-3K-NL	Gimbal mirror mounts
Variable ND filters	Thorlabs Inc.	NDC-25C-2M
Beam splitter mounts	Thorlabs Inc.	KM100S
Lens mounts	Thorlabs Inc.	LMR1/M
Rotational mounts	Thorlabs Inc.	RSP1/M
Retroreflector	Edmund Optics	63.5MM X 30" EN-AL
spectrometers	ocean photonics	USB-4000
Power meter	Ophir	30A-SH	Used for intensity monitor of CPA
Power meter	Thorlabs Inc.	S120VC PM100USB	Used for intensity measurements of pump pulse
Photodiodes	Thorlabs Inc.	DET36A/M DET25K/M
DC power supply	TEXIO	PW18-1.8AQ	Used for magnetic lens
Magnetic lens	Nissei ETC Co.,Ltd		Custom-order
Stages	Newport Corporation	M-MVN80V6 LTAHLPPV6	Used for magnetic lens
Stage controller	Newport Corporation	SMC100
Stages	Sigmakoki Co.,Ltd	SGSP20-35(X) SGSP20-85(X)	Used for sample position
Stages	Sigmakoki Co.,Ltd	SGSP26-200(X) OSMS26-300(X)	Used for delay time generator
Stage controller	Sigmakoki Co.,Ltd	SHOT-304GS
Picoammeter			Laboratory built
spin coater	MIKASA Co.,Ltd	1H-D7
hot plate	IKA®	C-MAG HP7
SiN wafer	Silson Ltd		Custom-order
KOH aqueous solution (50%)	Hiroshima Wako Co.,Ltd.	168-20455
Chloroform	Hiroshima Wako Co.,Ltd.	038-18495
Dichloromethane	Hiroshima Wako Co.,Ltd.	132-02456
Personal computers for the controlling programs	Epson Corporate	Endeavor MR7300E-L	32-bit operation system
Program for the control the equipment	National Instruments Corporation	Labview2016
Program for the data analysis	The MathWorks, Inc.	Matlab2015b

References

Van Haaren, J., Broer, D. In search of the perfect image. Chem. Ind. 24, 1017-1021 (1998).
Goodby, J. W., Collings, P. J., Kato, T., Tschierske, C., Gleeson, H. F., Raynes, P. . Handbook of Liquid Crystals. , (2014).
Li, Q. . Liquid Crystal Beyond Displays. , (2012).
Kato, T. Self-assembly of phase-segregated liquid crystal structures. Science. 295, 2414-2418 (2002).
Fleismann, E. K., Zentel, R. Liquid-Crystalline Ordering as a Concept in Materials Science: From Semiconductors to Stimuli-Responsive Devices. Angew. Chem. Int. Ed. 52, 8810-8827 (2013).
Sergeyev, S., Pisula, W., Geerts, Y. H. Discotic liquid crystals: a new generation of organic semiconductors. Chem. Soc. Rev. 36, 1902-1929 (2007).
Goodby, J. W. Mesogenic molecular crystalline materials. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 4, 361-368 (1999).
Ichimura, K. Photoalignment of Liquid-Crystal Systems. Chemical Reviews. 100, 1847-1873 (2000).
Ikeda, T. Photomodulation of liquid crystal orientations for photonic applications. J. Mater. Chem. 13, 2037-2057 (2003).
Browne, W. R., Feringa, B. L. Making molecular machines work. Nat. Nanotech. 1, 25-35 (2006).
Ikeda, T., Mamiya, J., Yu, Y. Photomechanics of liquid-crystalline elastomers and other polymers. Angew. Chem., Int. Ed. 46, 506-528 (2007).
Sagara, Y., Kato, T. Brightly Tricolored Mechanochromic Luminescence from a Single-Luminophore Liquid Crystal: Reversible Writing and Erasing of Images. Angew. Chem. Int. Ed. 50, 9128-9132 (2011).
Miyajima, D., et al. Ferroelectric columnar liquid crystal featuring confined polar groups within core-shell architecture. Science. 336, 209-213 (2012).
White, T. J., Broer, D. J. Programmable and adaptive mechanics with liquid crystal polymer networks and elastomers. Nat. Mater. 14, 1087-1098 (2015).
Saito, S., et al. Light-melt adhesive based on dynamic carbon frameworks in a columnar liquid-crystal phase. Nat. Commun. 7, 12094 (2016).
Lagerwall, J. P. F., Giesselmann, F. Current Topics in Smectic Liquid Crystal Research. Chem. Phys. Chem. 7, 20-45 (2006).
Yoon, H. G., Agra-Kooijman, D. M., Ayub, K., Lemieux, R. P., Kumar, S. Direct Observation of Diffuse Cone Behavior in de Vries Smectic-A and -C Phases of Organosiloxane Mesogens. Phys. Rev. Lett. 106, 087801 (2011).
Takanishi, Y., Ohtsuka, Y., Takahashi, Y., Kang, S., Iida, A. Chiral doping effect in the B2 phase of a bent-core liquid crystal: The observation of resonant X-ray satellite peaks assigned to the 5/10 layer periodic structure. Euro. Phys. Lett. 109, 56003 (2015).
Hada, M., et al. Structural Monitoring of the Onset of Excited-State Aromaticity in a Liquid Crystal Phase. J. Am. Chem. Soc. 139, 15792-15800 (2017).
Cavalleri, A., et al. Femtosecond Structural Dynamics in VO2 during an Ultrafast Solid-Solid Phase Transition. Phys. Rev. Lett. 87, 237401 (2001).
Hada, M., Okimura, K., Matsuo, J. Characterization of structural dynamics of VO2 thin film on c-Al2O3 using in-air time-resolved x-ray diffraction. Phys. Rev. B. 82, 153401 (2010).
Eichberger, M., et al. Snapshots of cooperative atomic motions in the optical suppression of charge density waves. Nature. 468, 799-802 (2010).
Ichikawa, H., et al. Transient photoinduced 'hidden' phase in a manganite. Nat. Mater. 10, 101-105 (2011).
Hada, M., Okimura, K., Matsuo, J. Photo-induced lattice softening of excited-state VO2. Appl. Phys. Lett. 99, 051903 (2011).
Zamponi, F., Rothhardt, P., Stingl, J., Woerner, M., Elsaesser, T. Ultrafast large-amplitude relocation of electronic charge in ionic crystals. P. Natl. Acad. Sci. USA. 109, 5207-5212 (2012).
Beaud, P., et al. A time-dependent order parameter for ultrafast photoinduced phase transitions. Nat. Mater. 13, 923-927 (2014).
Morrison, V. R., et al. A photoinduced metal-like phase of monoclinic VO revealed by ultrafast electron diffraction. Science. 346, 445-448 (2014).
Han, T. -. R. T., et al. Exploration of metastability and hidden phases in correlated electron crystals visualized by femtosecond optical doping and electron crystallography. Sci. Adv. 5, 1400173 (2015).
Waldecker, L., et al. Time-domain separation of optical properties from structural transitions in resonantly bonded materials. Nat. Mater. 14, 991-995 (2015).
Minitti, M. P., et al. Imaging Molecular Motion: Femtosecond X-Ray Scattering of an Electrocyclic Chemical Reaction. Phys Rev. Lett. 114, 255501 (2015).
Kim, K. H., et al. Direct observation of bond formation in solution with femtosecond X-ray scattering. Nature. 518, 385-389 (2015).
Gao, M., et al. Mapping molecular motions leading to charge delocalization with ultrabright electrons. Nature. 496, 343-346 (2013).
Ishikawa, T., et al. Direct observation of collective modes coupled to molecular orbital-driven charge transfer. Science. 350, 1501-1505 (2015).
Xian, R., et al. Coherent ultrafast lattice-directed reaction dynamics of triiodide anion photodissociation. Nat. Chem. 9, 516-522 (2017).
Chapman, H. N., et al. Femtosecond X-ray protein nanocrystallography. Nature. 470, 73-77 (2011).
Ishikawa, T., et al. A compact X-ray free-electron laser emitting in the sub-ångström region. Nature Photonics. 6, 540-544 (2012).
Zewail, A. H. Four-dimensional electron microscopy. Science. 328, 187-193 (2010).
Sciaini, G., Miller, R. J. D. Femtosecond electron diffraction: heralding the era of atomically resolved dynamics. Rep. Prog. Phys. 74, 096101 (2011).
Hada, M., Pichugin, K., Sciaini, G. Ultrafast structural dynamics with table top femtosecond hard X-ray and electron diffraction setups. Euro. Phys. J. Special Topic. 222, 1093-1123 (2013).
Miller, R. J. D. Mapping atomic motions with ultrabright electrons: the chemists' gedanken experiment enters the lab frame. Annu. Rev. Phys. Chem. 65, 583-604 (2014).
Seki, T., Murase, T., Matsuo, J. Cluster size dependence of sputtering yield by cluster ion beam irradiation. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 242, 179-181 (2006).
Mueller, C., Harb, M., Dwyer, J. R., Miller, R. J. D. Nanofluidic Cells with Controlled Pathlength and Liquid Flow for Rapid, High-Resolution In Situ Imaging with Electrons. J. Phys. Chem. Lett. 4, 2339-2347 (2013).
Mouri, K., Saito, S., Yamaguchi, S. Highly Flexible π-Expanded Cyclooctatetraenes: Cyclic Thiazole Tetramers with Head-to-Tail Connection. Angew. Chem. Int. Ed. 51, 5971-5975 (2012).
Mouri, K., Saito, S., Hisaki, I., Yamaguchi, S. Thermal 8π electrocyclic reaction of heteroarene tetramers: new efficient access to π-extended cyclooctatetraenes. Chem. Sci. 4, 4465-4469 (2013).
Rosenberg, M., Dahlstrand, C., Kilså, K., Ottosson, H. Excited State Aromaticity and Antiaromaticity: Opportunities for Photophysical and Photochemical Rationalizations. Chem. Rev. 114, 5379-5425 (2014).
Kato, T., Mizoshita, N., Kishimoto, K. Functional Liquid-Crystalline Assemblies: Self-Organized Soft Materials. Angew. Chem. Int. Ed. 45, 38-68 (2006).
Rosen, B. M., et al. Dendron-Mediated Self-Assembly, Disassembly, and Self-Organization of Complex Systems. Chem. Rev. 109, 6275-6540 (2009).
Fukazawa, N., et al. Time-Resolved Infrared Vibrational Spectroscopy of the Photoinduced Phase Transition of Pd(dmit)2 Salts Having Different Orders of Phase Transition. J. Phys. Chem. C. 117, 13187 (2013).
Mukuta, T., et al. Infrared Vibrational Spectroscopy of [Ru(bpy)2(bpm)]2+ and [Ru(bpy)3]2+ in the Excited Triplet State. Inorg. Chem. 53, 2481-2490 (2014).
Tanaka, S., Takahashi, K., Hirahara, M., Yagi, M., Onda, K. Characterization of the excited states of distal-. and proximal-.[Ru(tpy)(pynp)OH2]2+ in aqueous solution using time-resolved infrared spectroscopy. J. Photochem. Photobio. A. 313, 87-98 (2015).
Mukuta, T., Tanaka, S., Inagaki, A., Koshihara, S., Onda, K. Direct Observation of the Triplet Metal-Centered State in [Ru(bpy)3]2+ Using Time-Resolved Infrared Spectroscopy. ChemistrySelect. 1, 2802-2807 (2016).
Epp, S. W., et al. Time zero determination for FEL pump-probe studies based on ultrafast melting of bismuth. Str. Dyn. 4, 054308 (2017).
Hada, M., et al. Cold ablation driven by localized forces in alkali halides. Nat. Commun. 5, 3863 (2014).
Hada, M., et al. Ultrafast time-resolved electron diffraction revealing the nonthermal dynamics of near-UV photoexcitation-induced amorphization in Ge2Sb2Te5. Sci. Rep. 5, 13530 (2015).
Hada, M., et al. Evaluation of Damage Layer in an Organic Film with Irradiation of Energetic Ion Beams. Jpn. J. Appl. Phys. 49, 036503 (2010).
Hada, M., et al. Bandgap modulation in photoexcited topological insulator Bi2Te3 via atomic displacements. J. Chem. Phys. 145, 024504 (2016).
Manz, S., et al. Mapping atomic motions with ultrabright electrons: towards fundamental limits in space-time resolution. Faraday Discuss. 77, 467-491 (2015).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

135 dynamics

This article has been published

Video Coming Soon

Keep me updated: