Gli autori vorrebbero riconoscere il NIST Centro per Neutron Research CNS numero all&#39;accordo di cooperazione # 70NANB12H239 concessione di un finanziamento parziale durante questo periodo di tempo, così come il Consiglio Nazionale delle Ricerche per il supporto. attrezzature certa commerciali, strumenti o materiali sono identificati in questo documento al fine di specificare la procedura sperimentale in modo adeguato. Tale identificazione non è destinato a implica raccomandazione o approvazione da parte del National Institute of Standards and Technology, né è inteso nel senso che i materiali o le attrezzature identificate sono necessariamente i migliori disponibili per lo scopo.

1. Montaggio Reometro sul SANS Beamline NOTA: Vedere la Figura 1 per le definizioni dei componenti nominati. <ol><li> Assicurarsi che l&#39;alimentazione al reometro è spento, il trasduttore è bloccato ed è installato il dispositivo di protezione cuscinetto d&#39;aria del motore. Spegnere il fascio di neutroni, e chiudere la porta del forno. </li><li> Installare la piastra di base di grandi dimensioni sul tavolo, rimuovere il muso, installare la finestra, e fissare i 4 occhielli per le staffe di montaggio su adattatore gru del reometro in modo tale che i cavi non groviglio e non siano attorcigliate. </li><li> Utilizzando la gru, sollevare il reometro e manovrare dalla tabella reometro di riposare centrata sul tavolo con lo schermo LCD del reometro rivolto verso l&#39;esterno, avendo cura di guidare i cavi per minimizzare il groviglio. </li><li> Utilizzando il software di controllo SANS, inviare la tabella al minimo Z. </li><li> Rimuovere l&#39;adattatore della gru le reometri e sollevare dalla piattaforma utilizzando la crane. </li></ol> 2. cellulare dielettrico Assembly NOTA: Vedere la Figura 2 per le definizioni dei componenti nominati. <ol><li> Assicurarsi che l&#39;alimentazione al reometro è spento, il trasduttore è bloccato ed è installato il dispositivo di protezione cuscinetto d&#39;aria del motore. Prima dell&#39;uso, pulire i gruppi coppa e bob dielettrici con soluzione detergente seguita da diversi risciacqui con acqua deionizzata, e lasciare asciugare completamente. </li><li> Aprire la porta del forno, sbloccare il trasduttore e rimuovere il blocco cuscinetto del motore. Montare la geometria dielettrico e assemblaggio bob dielettrico sui monti utensile superiore ed inferiore del reometro. Allentare entrambe le viti sulla geometria dielettrico con una chiave a brugola da 2 mm e posizionare il gruppo coppa dielettrico in modo che sia montata sulla geometria dielettrico. </li><li> Utilizzando il software di controllo reometro, azzerare il distacco dal menu a discesa geometria del campione, e applicare 10 N forza normale utilizzando il menu a discesa forza assiale. Sotto compressione, serrare le viti usandouna chiave a brugola 3 mm, fino al gruppo anello dielettrico è totalmente assicurato alla geometria dielettrico. </li><li> Impostare il divario rispetto al gap di misura utilizzando il software di controllo reometro, e chiudere la porta del forno. Assicurarsi che il forno può racchiudere completamente la cella dielettrico con gioco verticale adeguata sulla parte superiore e inferiore della geometria. Se è necessaria una regolazione in altezza, regolare la vite in modo che l&#39;involucro del forno si adatta con adeguata tolleranza intorno alla cella dielettrico. spazio adeguato si ottiene quando la geometria dielettrico si inserisce all&#39;interno del forno e può subire una rotazione senza toccare le pareti del forno. </li><li> Rimuovere sia il gruppo bob dielettrico ed il gruppo coppa dielettrico / geometria dielettrica in un sol pezzo e sostituirlo con lo strumento di allineamento reometro sulla testa utensile inferiore. </li></ol> 3. Installare il collettore ad anelli Nota: vedere Figura 3 per step-by-step sintesi pittorica. <ol><li> Installare il deflettore filo sull&#39;albero dila geometria dielettrico e collegare il connettore coppa dielettrico al connettore slip ring. </li><li> Tenere l&#39;anello di contatto in modo che sia concentrica con l&#39;albero del gruppo coppa dielettrico geometria / dielettrico ma sopra la flangia sulla geometria dielettrico. Posizionare l&#39;anello di contatto adattatori (x2) tale che le loro nobs inseriscono nei fori nella geometria dielettrico e la loro base poggia sulla flangia geometria dielettrico. </li><li> Far scorrere delicatamente l&#39;anello di contatto nel corso degli adattatori ad anelli. L&#39;anello di contatto deve scorrere senza sforzo attorno gli adattatori ad anelli li tengono in posizione. </li></ol> 4. Allineamento della Reometro NOTA: La Figura 4 illustra schematicamente percorso del fascio. <ol><li> Chiudere il forno intorno lo strumento di allineamento reometro. Installare il muso troncato e l&#39;apertura per il campione (1 mm di larghezza × 8 mm di altezza), e utilizzando il software di controllo reometro, impostare l&#39;angolo di spostamento geometria a 0,49 rad nel controllo del motoremenu a discesa. </li><li> Utilizzando il software di controllo dello strumento SANS, garantire che tutte le guide neutroni vengono rimossi, e aprire la porta del forno in modo che il laser è visibile. Eseguire un allineamento grossolano del reometro variando l&#39;altezza e l&#39;angolo della tabella dal software di controllo dello strumento SANS in modo che il fascio passa attraverso il forno e attraversa la fessura al centro dell&#39;utensile allineamento reometro. </li><li> Utilizzando il software di controllo dello strumento SANS, regolare l&#39;altezza del tavolo e la sua rotazione per ottimizzare allineamento laser. Nota reometro è allineato quando il fascio laser passa attraverso la fessura lo strumento di allineamento reometro con lo spostamento geometria fissato a 0,49 rad senza interferire con le sue pareti e il fascio attraversa la linea centrale in forno. </li></ol> 5. taratura dello strumento SANS <ol><li> Una volta che la configurazione SANS strumento desiderato è allineato dallo scienziato strumento, misurare la trasmissione dei fasci aperto,dispersione cella vuota, e le misure di scattering corrente di buio. <ol><li> Eseguire la misurazione trasmissione dei fasci aperta eseguendo una misurazione di trasmissione dei fasci nella posizione desiderata rivelatore per 3 min. </li><li> Eseguire la misura di scattering cella vuota installando geometria dielettrico e misurando una misura di scattering al rilevatore di posizione desiderata. </li><li> Eseguire la misura di scattering corrente di buio con 3 mm di spessore pezzo di cadmio totalmente attenua il segnale principale dispersione del fascio. </li></ol></li></ol> 6. Collegamento dei componenti elettrici <ol><li> Regolare la distanza usando lo schermo LCD a 100 mm. </li><li> Rimuovere l&#39;utensile di allineamento reometro dalla flangia strumenti in basso. Reinstallare il gruppo bob dielettrico sulla testa utensile superiore e il complesso assemblaggio tazza dielettrico / dielettrica geometria / slip ring sulla testa utensile inferiore di pezzo e riazzerare il gap. </li><li> Assicurarsi che il gruppo spazzole di carbonio è sicurod all&#39;adattatore spazzola di carbone con viti, e fissare l&#39;adattatore spazzola di carbone e montaggio spazzola di carbone al reometro con viti. Assicurarsi che le spazzole sul gruppo spazzola di carbone accoppiano con gli anelli metallici scanalate dell&#39;anello collettore. Ciò garantisce il mantenimento del contatto elettrico. </li><li> Collegare i connettori femmina pin sul gruppo spazzola di carbone e il gruppo bob dielettrico ai connettori pin maschio delle barre superiore e inferiore rispettivamente. Assicurarsi che i cavi schermati etichettati BNC collegati alle sbarre e terminano presso il misuratore LCR sono installati nei loro corrispondenti connettori BNC. </li><li> Collegare il cavo BNC etichettato &quot;TO SANS&quot; al cavo BNC collegato alla scheda DAQ etichetta &quot;AO0&quot;. Collegare il cavo BNC etichettato &quot;FROM SANS&quot; al cavo BNC collegato alla scheda DAQ etichetta &quot;AI0&quot;. Collegare il cavo BNC etichettato &quot;TRIGGER&quot; al cavo BNC collegato alla scheda DAQ etichetta &quot;AO1&quot;. Collegare ilcavo BNC collegato al connettore 15 pin sul retro del reometro al cavo BNC etichettato &quot;AI3&quot;. Assicurarsi che il misuratore LCR e reometro comunicano con il computer di controllo. </li></ol> 7. Preparare lo strumento per una misurazione <ol><li> Aprire il forno, regolare la distanza di 100 mm, e carico di 4 mL di dispersione nero carbone in carbonato di propilene nell&#39;assieme tazza dielettrico temperatura equilibrata, avendo cura di minimizzare campione lasciato sul muro coppa. </li><li> Abbassare la geometria a 40 mm utilizzando il display LCD frontale. Impostare la velocità del software di controllo reometro utilizzando le impostazioni di controllo del motore a 1 rad / s. Utilizzando l&#39;opzione slew sul reometro, abbassare il gruppo bob dielettrico finché la distanza divario è a 0.5 mm. </li><li> Utilizzando il software attrezzature, vai a dielettrico gap misure geometriche, e impostare la velocità del motore sul software di controllo reometro utilizzando le impostazioni di controllo del motore a 0 rad / s. In questa fase, il campione è caricoed. Nota: Controllare il livello di riempimento del campione ancora una volta per garantire che il livello del campione riempie tutta la strada fino al muro Couette senza riempimento eccessivo. </li><li> Installare la trappola solvente riempiendo parete complesso bob dielettrico interno con il solvente desiderato e posizionare la trappola solvente sul bordo dell&#39;assieme tazza dielettrico. </li></ol> 8. L&#39;esecuzione del Experiment dielettrica RheoSANS <ol><li> Configurare il codice etichetta &quot;TA_ARES_FlowSweep.vi&quot;. Una GUI apparirà con campi modificabili che specificano le condizioni di esecuzione sperimentali dell&#39;esperimento dielettrica RheoSANS. Impostare questi campi nel seguente ordine. <ol><li> Specificare un percorso per il file di registro e il nome di base del file di log. Eseguire il codice premendo il tasto freccia &quot;Esegui&quot; sulla barra dei menu. </li><li> Selezionare i parametri reologici - il tasso di partenza di taglio (25 rad / s), che termina velocità di taglio (1 rad / s), il numero di punti di velocità di taglio (6) e se i punti devono essere logarithmically o (pulsante) lineare distanziati. Selezionare la temperatura a 25 ° C per questo esperimento. Selezionare condizioni preshear (se lo si desidera, pulsante di opzione su &quot;ON&quot; abilitazione) - in questo esperimento, utilizzare un 25 rad / s preshear per 600 s con un tempo di attesa di 300 s dopo la fase preshear. </li><li> Specificare il tempo per gradiente di velocità e tasso di raccolta. Abilita pulsante di sincronizzazione. Sulla scheda parametri di prova seleziona scansione logaritmica o lineare - se pulsante è verde, un elenco di numero N di punti sarà logaritmicamente distanziata da min velocità di taglio a velocità di max shear. </li><li> Specifica velocità di taglio discrete e tempi tramite la scheda &quot;Valori discreti&quot; se desiderato. Selezionare il numero di punti di frequenza, la frequenza minima e la frequenza massima di default. Impostare la frequenza dipendente dal tempo - specifica il dipendente dalla frequenza di tempo desiderato per tutti i tassi di taglio. Impostare il tempo di stato stazionario - imposta la quantità di tempo che il codice misurerà parametri dielettrici ad un freq fissiuency in funzione del tempo per ogni velocità di taglio. </li><li> Specificare il tipo di segnale e di ampiezza. Specificare il numero di cicli a media e il tempo di misura. </li></ol></li><li> Accendere Autologging sul computer SANS. Impostare la configurazione di SANS. Selezionare la configurazione e specificare il tempo di esecuzione per essere almeno 1 minuto più lungo del tempo totale contenuta all&#39;interno della lista gradiente di velocità nel codice. Nota: Quando viene raggiunta la configurazione VIPER dovrebbe leggere &quot;dio stat 16&quot; che indica che sarà in attesa per il segnale analogico dalla scheda di acquisizione dati da modificare. </li><li> Configurazione del software di controllo reometro. Nella scheda esperimento, premere il tasto &quot;procedura Open File&quot; nella sezione &quot;Procedura&quot; menu a discesa. Individuare il file procedimento con l&#39;etichetta &quot;File dielettrica RheoSANS script&quot;. Assicurarsi che reometro è pronto per l&#39;esecuzione dell&#39;esperimento. </li><li> Quando il SANS è pronto, assicurare il controllo del software è configurato e rheometer control file script software è aperto, premere &quot;Parametri Set&quot;. Questo innesca l&#39;esecuzione dell&#39;esperimento specificato e tutti i dati deve essere registrato per tutta la corsa del campione pre-programmato. </li></ol> 9. End of Experiment <ol><li> Spegnere il fascio di neutroni e disattivare l&#39;auto-registrazione. Scaricare il campione e rimuovere i gruppi coppa e bob dielettrici dal reometro. Installare il protettore cuscinetto d&#39;aria del motore e bloccare il trasduttore. </li><li> Spegnere il computer, LCR metro e alimentatori reometro. Scollegare la linea dell&#39;aria. Scollegare tutti i cavi BNC e reinstallare l&#39;ascensore della gru sul reometro. </li><li> Disinstallare il muso troncato. Reinstallare l&#39;adattatore della gru del reometro. Sollevare il reometro dal tavolo e posizionare sul tavolo reometro assicurare che i cavi siano districati. </li></ol><img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/55318/55318fig1.jpg" /> Figura 1:.. A) - e) Immagini di Co<html> mponents del SANS Beamline e la necessaria Reometro a Installare Reometro sulla linea di luce che sono etichettati e definiti di seguito. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55318/55318fig1large.jpg" target="_blank">Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/55318/55318fig2.jpg" /> Figura 2: Immagini di componenti dielettrica RheoSANS Geometria con le etichette Definizione delle condizioni di seguito riportate. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55318/55318fig2large.jpg" target="_blank">Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/55318/55318fig3.jpg" /> Figura 3: a.-d.) Immagini di procedura di installazione del Slip-anello sul dielettrica RheoSANS Geometria, ed e) Immagine di completamente montato dielettrica RheoSANS geometria..ove.com/files/ftp_upload/55318/55318fig3large.jpg&quot; target = &#39;_ blank&#39;&gt; Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/55318/55318fig4.jpg" /> Figura 4: Schema del percorso del raggio attraverso Forno geometria e dielettrica RheoSANS geometria. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55318/55318fig4large.jpg" target="_blank">Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a>

<ol>
	<li>Macosko, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology:+Principles,+Measurements+and+Applications.">Rheology: Principles, Measurements and Applications.</a> Powder Technology. 86 (3), (1996).</li><li>Barsoukov, E., Macdonald, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Impedance Spectroscopy Theory, Experiment, and Applications. , (2010).</li><li>Pelster, R., Simon, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanodispersions+of+conducting+particles:+Preparation,+microstructure+and+dielectric+properties.">Nanodispersions of conducting particles: Preparation, microstructure and dielectric properties.</a> Colloid Polym. Sci. 277 (1), 2-14 (1999).</li><li>Hollingsworth, A. D., Saville, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+spectroscopy+and+electrophoretic+mobility+measurements+interpreted+with+the+standard+electrokinetic+model.">Dielectric spectroscopy and electrophoretic mobility measurements interpreted with the standard electrokinetic model.</a> J. Colloid Interface Sci. 272 (1), 235-245 (2004).</li><li>Mewis, J., Spaull, A. J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+of+concentrated+dispersions.">Rheology of concentrated dispersions.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 6 (3), 173-200 (1976).</li><li>Mijovi&#263;, J., Lee, H., Kenny, J., Mays, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+in+Polymer-Silicate+Nanocomposites+As+Studied+by+Dielectric+Relaxation+Spectroscopy+and+Dynamic+Mechanical+Spectroscopy.">Dynamics in Polymer-Silicate Nanocomposites As Studied by Dielectric Relaxation Spectroscopy and Dynamic Mechanical Spectroscopy.</a> Macromolecules. 39 (6), 2172-2182 (2006).</li><li>Newbloom, G. M., Weigandt, K. M., Pozzo, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical,+Mechanical,+and+Structural+Characterization+of+Self-Assembly+in+Poly(3-hexylthiophene)+Organogel+Networks.">Electrical, Mechanical, and Structural Characterization of Self-Assembly in Poly(3-hexylthiophene) Organogel Networks.</a> Macromolecules. 45 (8), 3452-3462 (2012).</li><li>Fowler, J. N., Kirkwood, J., Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+and+microstructure+of+shear+thickening+fluid+suspoemulsions.">Rheology and microstructure of shear thickening fluid suspoemulsions.</a> Appl. Rheol. 24 (4), 23049 (2014).</li><li>Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheo-optics.">Rheo-optics.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 3 (4), 391-400 (1998).</li><li>Callaghan, P. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheo-NMR:+nuclear+magnetic+resonance+and+the+rheology+of+complex+fluids.">Rheo-NMR: nuclear magnetic resonance and the rheology of complex fluids.</a> Reports Prog. Phys. 62 (4), 599-670 (1999).</li><li>Gurnon, A. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+Material+Microstructure+Under+Flow+Using+1-2+Plane+Flow-Small+Angle+Neutron+Scattering.">Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering.</a> J. Vis. Exp. (84), e51068 (2014).</li><li>Calabrese, M. A., Rogers, S. A., Murphy, R. P., Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rheology+and+microstructure+of+branched+micelles+under+shear.">The rheology and microstructure of branched micelles under shear.</a> J. Rheol. 59 (5), 1299-1328 (2015).</li><li>Helgeson, M. E., Vasquez, P. A., Kaler, E. W., Wagner, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+and+spatially+resolved+structure+of+cetyltrimethylammonium+bromide+wormlike+micelles+through+the+shear+banding+transition.">Rheology and spatially resolved structure of cetyltrimethylammonium bromide wormlike micelles through the shear banding transition.</a> J. Rheol. 53 (3), 727 (2009).</li><li>Calabrese, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+optimized+protocol+for+the+analysis+of+time-resolved+elastic+scattering+experiments.">An optimized protocol for the analysis of time-resolved elastic scattering experiments.</a> Soft Matter. 12 (8), 2301-2308 (2016).</li><li>Eberle, A. P. R., Porcar, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow-SANS+and+Rheo-SANS+applied+to+soft+matter.">Flow-SANS and Rheo-SANS applied to soft matter.</a> Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 17 (1), 33-43 (2012).</li><li>Campos, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+carbon+materials+for+use+as+a+flowable+electrode+in+electrochemical+flow+capacitors.">Investigation of carbon materials for use as a flowable electrode in electrochemical flow capacitors.</a> Electrochim. Acta. 98, 123-130 (2013).</li><li>Duduta, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semi-solid+lithium+rechargeable+flow+battery.">Semi-solid lithium rechargeable flow battery.</a> Adv. Energy Mater. 1 (4), 511-516 (2011).</li><li>Mewis, J., de Groot, L. M., Helsen, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dielectric+Behaviour+of+Flowing+Thixotropic+Suspensions.">Dielectric Behaviour of Flowing Thixotropic Suspensions.</a> Colloids Surf. 22, (1987).</li><li>Richards, J. J., Wagner, N. J., Butler, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Strain-Controlled+RheoSANS+Instrument+for+the+Measurement+of+the+Microstructural,+Electrical+and+Mechanical+Properties+of+Soft+Materials.">A Strain-Controlled RheoSANS Instrument for the Measurement of the Microstructural, Electrical and Mechanical Properties of Soft Materials.</a> Rev. Sci. Instr. , (2016).</li><li>Youssry, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-aqueous+carbon+black+suspensions+for+lithium-based+redox+flow+batteries:+rheology+and+simultaneous+rheo-electrical+behavior.">Non-aqueous carbon black suspensions for lithium-based redox flow batteries: rheology and simultaneous rheo-electrical behavior.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. PCCP. 15 (34), 14476-14486 (2013).</li><li>Cho, B. -. K., Jain, A., Gruner, S. M., Wiesner, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesophase+structure-mechanical+and+ionic+transport+correlations+in+extended+amphiphilic+dendrons.">Mesophase structure-mechanical and ionic transport correlations in extended amphiphilic dendrons.</a> Sci. 305 (5690), 1598-1601 (2004).</li><li>Kiel, J. W., MacKay, M. E., Kirby, B. J., Maranville, B. B., Majkrzak, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-sensitive+neutron+reflectometry+measurements+applied+in+the+study+of+photovoltaic+films.">Phase-sensitive neutron reflectometry measurements applied in the study of photovoltaic films.</a> J. Chem. Phys. 133 (7), 1-7 (2010).</li><li>L&#243;pez-Barr&#242;n, C. R., Chen, R., Wagner, N. J., Beltramo, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Self-Assembly+of+Pluronic+F127+Diacrylate+in+Ethylammonium+Nitrate:+Structure,+Rheology,+and+Ionic+Conductivity+before+and+after+Photo-Cross-Linking.">Self-Assembly of Pluronic F127 Diacrylate in Ethylammonium Nitrate: Structure, Rheology, and Ionic Conductivity before and after Photo-Cross-Linking.</a> Macromolecules. 49 (14), 5179-5189 (2016).</li></ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Un dielettrico misure sperimentali RheoSANS contemporaneamente le risposte reologiche, elettriche e microstrutturali di un materiale subisce una deformazione predefinita. L&#39;esempio qui illustrato è una sospensione di nerofumo elettricamente conduttivo che forma l&#39;additivo conduttivo utilizzato in celle elettrochimiche di flusso. Lo strumento RheoSANS dielettrico consente l&#39;interrogazione del piano radiale di taglio all&#39;interno di uno stretto spazio tra le celle Couette senza compromettere la fedeltà di...

Misurazione delle proprietà macroscopiche vengono spesso utilizzati per ottenere informazioni fondamentali sulla natura dei materiali colloidali e sistemi di auto-assemblati, di solito con l&#39;obiettivo di sviluppare la comprensione, al fine di migliorare le prestazioni formulazione. In particolare, il campo di reologia, che misura la risposta dinamica di un fluido ad una sollecitazione applicata o deformazione, fornisce informazioni preziose comportamento colloidale sia in condizioni di equilibrio e anche lontano dall&#39;equilibrio, come ad esempio durante la lavorazione 1 prove reologiche dei fluidi consumo e industriali, gel e vetri possono anche essere usati per misurare parametri reologici, quali la viscosità, che sono indirizzate da formulatori. Mentre reologia è un potente sonda di proprietà dei materiali, è una misura indiretta di informazioni colloidale a livello microscopico, tale che la nostra comprensione del comportamento colloidale fondamentale può essere notevolmente migliorata combinando misure reologiche con cTecniche omplementary. Una di queste tecniche è ortogonale spettroscopia di impedenza. spettroscopia di impedenza è una sonda di massa di comportamento rilassamento dielettrico, che misura la risposta di un materiale ad un campo elettrico oscillante applicata. 2 I risultati dello spettro di impedenza dalla modalità di rilassamento elettriche attive all&#39;interno del materiale compreso trasporto di carica e polarizzazione. 3, 4 Queste misurazioni forniscono ulteriori prove per comportamento colloidale particolarmente quando combinato con reologia. 5 Pertanto, la combinazione di queste tecniche è particolarmente rilevante quando tastatura carica dispersioni colloidali, proteine, tensioattivi ionici, nanocompositi, e altri sistemi. 6, 7 Un interesse fondamentale nelle indagini di comportamento colloidale è microstruc del materiale<html> tura. La microstruttura di un fluido colloidale è pensato per codificare tutte le informazioni necessarie per ricostituire sia la reologiche e comportamento elettrico. Fondamentalmente, noi cerchiamo di misurare un&#39;istantanea delle caratteristiche microstrutturali nanoscala che portano ad una risposta del materiale misurato. A causa della natura complessa di dipendenza molti fluidi complessi sulla loro storia processo, gran parte dello sforzo sulla caratterizzazione microstrutturale è concentrata sul rendere misura in situ del materiale subisce deformazioni. Questo ha sfidato sperimentali a punto metodi per essere in grado di effettuare misure di nanoparticelle sotto per esempio taglio costante, dove le velocità delle particelle hanno fatto visualizzazione diretta intrinsecamente impegnativo. La misura diretta della microstruttura del materiale in condizioni di flusso ha assunto molte forme che vanno dalla Rheo-ottica, rheo-microscopia e persino rheo-NMR. 8, 9,ass = &quot;xref&quot;&gt; 10 Piccoli metodi angolo di diffusione, in particolare diffusione piccolo angolo di neutroni (SANS) tecniche, si sono dimostrati efficaci nel misurare la microstruttura tempo-mediata di campioni allo stato stazionario in un campo taglio di massa compreso tre piani dello taglio. 11, 12, 13 Tuttavia, le nuove tecniche di acquisizione dati sono consentiti transitori strutturali per catturare con risoluzione temporale sottile come 10 ms. 14 Infatti combinando reologia con vari metodi di scattering situ ha dimostrato prezioso in centinaia di studi recenti. 15 Una sfida di ingegneria emergente è l&#39;uso di sospensioni colloidali come additivi conduttivi in ​​batteria elettrodi flusso semi-solido. 16 In questa applicazione, particelle colloidali conduttive devono mantenere una rete percolato elettricamente mentre il material viene pompato attraverso una cella di flusso elettrochimica. Le esigenze di funzionamento di questi materiali richiedono che mantengono elevata conducibilità senza effetti negativi sulle prestazioni reologiche su un&#39;ampia gamma di velocità di taglio. 17 È quindi altamente desiderabile essere in grado di effettuare misurazioni del comportamento colloidale in condizioni di taglio stabili e dipendenti dal tempo per quantificare e caratterizzare la risposta reologico ed elettrico alla base di questi materiali lontano dal loro stato di equilibrio. Un fattore che complica significativo che ha ostacolato l&#39;ulteriore sviluppo teorico a questo proposito è la natura tissotropica di carbonio fanghi neri. 18 Queste storia dipendente proprietà reologiche e elettrici per rendere esperimenti notoriamente difficili da riprodurre; così, rendendo difficile il confronto set di dati misurati utilizzando protocolli diversi. Inoltre, ad oggi non esiste un&#39;unica geometria in grado di eseguire tutti e tre, Dielectric, reologiche e caratterizzazioni microstrutturali, simultaneamente. misurazione simultanea è importante in quanto il flusso può cambiare la struttura, tali che le misurazioni di riposo di materiali lavorati non possono fornire indicazioni accurate delle proprietà sotto flusso, che sono più rilevanti per il loro uso. Inoltre, poiché molte delle proprietà misurate di carbonio fanghi neri sono geometria dipendente, ci sono complicazioni con confrontando i dati ottenuti dallo stesso campione su strumenti diversi. 19 Per soddisfare questa sfida in metrologia, abbiamo sviluppato una nuova geometria RheoSANS dielettrici al Centro NIST per Neutron Research e l&#39;Università di Delaware capace di spettroscopia di impedenza situ, reologia e SANS misure di un materiale sotto deformazione arbitraria su un ceppo commerciale reometro controllata. Ciò è attivato sviluppando una geometria Couette grado di misurare l&#39;microstrutturale, electrical e risposta reologico di un materiale confinato tra la distanza di due cilindri concentrici. Come gira il cilindro esterno, coppia imposta dalla deformazione del campione viene misurato sul cilindro interno e la misura di impedenza viene effettuata radialmente attraverso il traferro. I cilindri sono ricavati da titanio in modo da essere trasparente ai neutroni e sufficientemente robusto per sopportare le sollecitazioni di taglio esperto nel reometro. Eseguiamo la misurazione SANS attraverso la posizione radiale del Couette, e hanno dimostrato che è possibile misurare alta qualità SANS modelli dal campione subire deformazioni. In questo modo, le tre misurazioni vengono effettuate sulla stessa regione di interesse nel campione subisce una deformazione profilo ben definito. L&#39;obiettivo di questo articolo è quello di descrivere la geometria dielettrico Couette, la sua installazione sullo strumento RheoSANS, e la corretta esecuzione di una misurazione simultanea. Questo reometro è disponibile presso il Centro NIST per NeutronLa ricerca presso il National Institute of Standards and Technology. E &#39;stato progettato per lavorare sulla linea di fascio NG-7 SANS. Abbiamo fornito disegni e la descrizione dettagliata dei componenti personalizzati che sono stati lavorati e assemblati in modo da consentire questa misura.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="719">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">ARES G2 Rheometer</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">401000.501</td>
			<td style="width:167px;">Rheometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">ARES G2-DETA ACCY Kit</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">402551.901</td>
			<td>BNC Connectors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Geometry ARES 25mm DETA</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">402553.901</td>
			<td>Dielectric Geometry</td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:283px;">ARES G2 Forced Convection Oven</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">401892.901</td>
			<td>FCO</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Agilent E4980A LCR Meter</td>
			<td style="width:151px;">TA Instruments</td>
			<td align="right" style="width:119px;">613.04946</td>
			<td>LCR Meter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">USB-6001</td>
			<td style="width:151px;">National Instruments</td>
			<td style="width:119px;">NI USB-6001</td>
			<td>Data Acquisiton Card</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Vulcan XC72R</td>
			<td style="width:151px;">Cabot</td>
			<td style="width:119px;">Vulcan XC72R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">Propylene Carbonate</td>
			<td style="width:151px;">Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">310328</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">LabVIEW&#160; System Design Software</td>
			<td style="width:151px;">National Instruments</td>
			<td>776671-35</td>
			<td>Control Software&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

dielectric rheosans &#8212; simultaneous interrogation of impedance, rheology and small angle neutron scattering of complex fluids

Procedimento per il funzionamento di un nuovo strumento RheoSANS dielettrico capace di interrogazione simultanea delle proprietà elettriche, meccaniche e microstrutturali di fluidi complessi è presentato. Lo strumento è costituito da una geometria Couette contenuta all&#39;interno di un forno a convezione forzata modificato montato su un reometro commerciale. Questo strumento è disponibile per l&#39;uso sul scattering di neutroni piccolo angolo (SANS) linee di luce presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) Centro di Neutron Research (NCNR). La geometria Couette è lavorata per essere trasparente ai neutroni e prevede la misura delle proprietà elettriche e le proprietà microstrutturali di un campione confinato tra i cilindri di titanio mentre il campione subisce deformazioni arbitrarie. Sincronizzazione di queste misure è attivato tramite l&#39;uso di un programma personalizzabile che monitora e controlla l&#39;esecuzione dei protocolli sperimentali predeterminati. Qui descritto è un protocollo dieseguire un esperimento di scansione di flusso in cui il gradiente di velocità è logaritmicamente intensificato da un valore massimo ad un valore minimo che tiene ad ogni passo per un periodo di tempo specificato mentre misurazioni dielettriche dipendente dalla frequenza sono fatti. Risultati rappresentativi sono mostrati da un campione costituito da un gel costituito da carbonio aggregati nero dispersi in carbonato di propilene. Come il gel sottoposto a taglio costante, la rete nerofumo è meccanicamente deformato, che provoca una diminuzione della conducibilità iniziale associata con la rottura di legami composto dalla rete di nerofumo. Tuttavia, a velocità di taglio più elevate, la conducibilità recupera associato con l&#39;insorgenza di ispessimento taglio. Nel complesso, questi risultati dimostrano l&#39;utilità della misura simultanea delle proprietà Rheo-elettro-microstrutturale di queste sospensioni utilizzando la geometria dielettrico RheoSANS.

Risultati rappresentativi da un esperimento dielettrico RheoSANS sono mostrati in figura 5 e 6. Questi dati sono presi su una sospensione di nerofumo conduttore in carbonato di propilene. Questi aggregati flocculano causa di interazioni attrattivi solidi relativamente bassi carichi formanti gel che vengono elettricamente conduttore. Le risposte reologiche e conducibilità di tali sospensioni sono un&#39;area attiva di ricerca e le indagini in corso cerca...

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Dielectric RheoSANS &#8212; Simultaneous Interrogation of Impedance, Rheology and Small Angle Neutron Scattering of Complex Fluids

Qui, presentiamo una procedura per la misura dell&#39;impedenza simultanea, reologia e di neutroni da materiali materia soffice sotto flusso di taglio.

RheoSANS dielettrici - Interrogatorio simultanea di impedenza, reologia e Small Angle Neutron Scattering di fluidi complessi

A procedure for the operation of a new dielectric RheoSANS instrument capable of simultaneous interrogation of the electrical, mechanical and ...

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Research

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10.3K Views.  National Institute of Standards and Technology.  Qui, presentiamo una procedura per la misura dell'impedenza simultanea, reologia e di neutroni da materiali materia soffice sotto flusso di taglio. 

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Angle-resolved Photoemission Spectroscopy At Ultra-low Temperatures

The physical properties of a material are defined by its electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;) and momentum (k) and the probability to find them in a particular state with given &omega; and k is described by the spectral function A(k, &omega;). This function can be directly measured in an experiment based on the well-known photoelectric effect, for the explanation of which Albert Einstein received the Nobel Prize back in 1921. In the photoelectric effect the light shone on a surface ejects electrons from the material. According to Einstein, energy conservation allows one to determine the energy of an electron inside the sample, provided the energy of the light photon and kinetic energy of the outgoing photoelectron are known. Momentum conservation makes it also possible to estimate k relating it to the momentum of the photoelectron by measuring the angle at which the photoelectron left the surface. The modern version of this technique is called Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy (ARPES) and exploits both conservation laws in order to determine the electronic structure, i.e. energy and momentum of electrons inside the solid. In order to resolve the details crucial for understanding the topical problems of condensed matter physics, three quantities need to be minimized: uncertainty* in photon energy, uncertainty in kinetic energy of photoelectrons and temperature of the sample.
In our approach we combine three recent achievements in the field of synchrotron radiation, surface science and cryogenics. We use synchrotron radiation with tunable photon energy contributing an uncertainty of the order of 1 meV, an electron energy analyzer which detects the kinetic energies with a precision of the order of 1 meV and a He3 cryostat which allows us to keep the temperature of the sample below 1 K. We discuss the exemplary results obtained on single crystals of Sr2RuO4 and some other materials. The electronic structure of this material can be determined with an unprecedented clarity.

The overall goal of this method is to determine the low-energy electronic structure of solids at ultra-low temperatures using Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy with synchrotron radiation.

Angolo-spettroscopia di fotoemissione risolta A ultra-basse temperature

The physical properties of a material are defined by its  electronic structure. Electrons in solids are characterized by energy (&omega;)  and momentum ...

Ricerca

Ingegneria

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is presented. The SANS shear cell consists of a concentric cylinder Couette geometry that is sealed and rotating about a horizontal axis so that the vorticity direction of the flow field is aligned with the neutron beam enabling scattering from the 1-2 plane of shear (velocity-velocity gradient, respectively). This approach is an advance over previous shear cell sample environments as there is a strong coupling between the bulk rheology and microstructural features in the 1-2 plane of shear. Flow-instabilities, such as shear banding, can also be studied by spatially resolved measurements. This is accomplished in this sample environment by using a narrow aperture for the neutron beam and scanning along the velocity gradient direction. Time resolved experiments, such as flow start-ups and large amplitude oscillatory shear flow are also possible by synchronization of the shear motion and time-resolved detection of scattered neutrons. Representative results using the methods outlined here demonstrate the useful nature of spatial resolution for measuring the microstructure of a wormlike micelle solution that exhibits shear banding, a phenomenon that can only be investigated by resolving the structure along the velocity gradient direction. Finally, potential improvements to the current design are discussed along with suggestions for supplementary experiments as motivation for future experiments on a broad range of complex fluids in a variety of shear motions.

A shear cell is developed for small-angle neutron scattering measurements in the velocity-velocity gradient plane of shear and is used to characterize complex fluids. Spatially resolved measurements in the velocity gradient direction are possible for studying shear-banding materials. Applications include investigations of colloidal dispersions, polymer solutions, and self-assembled structures.

Misurare Materiale microstruttura Under flusso Utilizzo di 1-2 aereo Flow-Small Angle Neutron Scattering

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

Utilizzo dello scattering di incidenza di pascolo risolto neutroni Spin Echo per indagare i materiali organici delle celle solari

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Fabrication Process of Silicone-based Dielectric Elastomer Actuators

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an elastomeric dielectric membrane sandwiched between two compliant electrodes. The large actuation strains of these transducers when used as actuators (over 300% area strain) and their soft and compliant nature has been exploited for a wide range of applications, including electrically tunable optics, haptic feedback devices, wave-energy harvesting, deformable cell-culture devices, compliant grippers, and propulsion of a bio-inspired fish-like airship. In most cases, DETs are made with a commercial proprietary acrylic elastomer and with hand-applied electrodes of carbon powder or carbon grease. This combination leads to non-reproducible and slow actuators exhibiting viscoelastic creep and a short lifetime. We present here a complete process flow for the reproducible fabrication of DETs based on thin elastomeric silicone films, including casting of thin silicone membranes, membrane release and prestretching, patterning of robust compliant electrodes, assembly and testing. The membranes are cast on flexible polyethylene terephthalate (PET) substrates coated with a water-soluble sacrificial layer for ease of release. The electrodes consist of carbon black particles dispersed into a silicone matrix and patterned using a stamping technique, which leads to precisely-defined compliant electrodes that present a high adhesion to the dielectric membrane on which they are applied.

This manuscript shows the fabrication process for the manufacture of dielectric elastomer soft actuators based on silicone membranes. The three key stages of production are presented in detail: blade casting of thin silicone membranes; pad printing of compliant electrodes; and the assembly of all the components.

Fabbricazione Processo di base di silicone elastomero dielettrici Attuatori

This contribution demonstrates the fabrication process of dielectric elastomer transducers (DETs). DETs are stretchable capacitors consisting of an ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

Optical Trappola Caricamento di dielettrico microparticelle in aria

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

Metodologia basata sulla scansione della luce di scansione (SLPS) per valutare quantitativamente la diffusione della luce avanti e indietro dalle lenti intraoculari

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

Demonstration of Equal-Intensity Beam Generation by Dielectric Metasurfaces

The fabrication and characterization protocol for a metasurface beam splitter, enabling equal-intensity beam generation, is demonstrated. Hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) is deposited on the fused silica substrate, using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD). Typical amorphous silicon deposited by evaporation causes severe optical loss, impinging the operation at visible frequencies. Hydrogen atoms inside the amorphous silicon thin film can reduce the structural defects, improving optical loss. Nanostructures of a few hundreds of nanometers are required for the operation of metasurfaces in the visible frequencies. Conventional photolithography or direct laser writing is not feasible when fabricating such small structures, due to the diffraction limit. Hence, electron beam lithography (EBL) is utilized to define a chromium (Cr) mask on the thin film. During this process, the exposed resist is developed at a cold temperature to slow down the chemical reaction and make the pattern edges sharper. Finally, a-Si:H is etched along the mask, using inductively coupled plasma&#8211;reactive ion etching (ICP-RIE). The demonstrated method is not feasible for large-scale fabrication due to the low throughput of EBL, but it can be improved upon by combining it with nanoimprint lithography. The fabricated device is characterized by a customized optical setup consisting of a laser, polarizer, lens, power meter, and charge-coupled device (CCD). By changing the laser wavelength and polarization, the diffraction properties are measured. The measured diffracted beam powers are always equal, regardless of the incident polarization, as well as wavelength.

A protocol for the fabrication and optical characterization of dielectric metasurfaces is presented. This method can be applied to the fabrication of not only beam splitters, but also of general dielectric metasurfaces, such as lenses, holograms, and optical cloaks.

Dimostrazione di generazione di travi a uguale intensità da parte di metasuperfici dielettriche

The fabrication and characterization protocol for a metasurface beam splitter, enabling equal-intensity beam generation, is demonstrated. Hydrogenated ...

Scattering And Absorption of Light in Planetary Regoliths

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed microscopic particles. The theoretical and numerical methods constitute a framework of Radiative Transfer with Reciprocal Transactions (R2T2). The R2T2 framework entails Monte Carlo order-of-scattering tracing of interactions in the frequency space, assuming that the fundamental scatterers and absorbers are wavelength-scale volume elements composed of large numbers of randomly distributed particles. The discrete random media are fully packed with the volume elements. For spherical and nonspherical particles, the interactions within the volume elements are computed exactly using the Superposition T-Matrix Method (STMM) and the Volume Integral Equation Method (VIEM), respectively. For both particle types, the interactions between different volume elements are computed exactly using the STMM. As the tracing takes place within the discrete random media, incoherent electromagnetic fields are utilized, that is, the coherent field of the volume elements is removed from the interactions. The experimental methods are based on acoustic levitation of the samples for non-contact, non-destructive scattering measurements. The levitation entails full ultrasonic control of the sample position and orientation, that is, six degrees of freedom. The light source is a laser-driven white-light source with a monochromator and polarizer. The detector is a mini-photomultiplier tube on a rotating wheel, equipped with polarizers. The R2T2 is validated using measurements for a mm-scale spherical sample of densely-packed spherical silica particles. After validation, the methods are applied to interpret astronomical observations for asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (Figure 1) recently visited by the NASA Dawn mission and the ESA Rosetta mission, respectively.

Numerical and experimental methods are presented for multiple scattering of light in discrete random media of densely-packed particles. The methods are utilized to interpret the observations of asteroid (4) Vesta and comet 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Dispersione e assorbimento della luce nei regoliti planetari

Theoretical, numerical, and experimental methods are presented for multiple scattering of light in macroscopic discrete random media of densely-packed ...

Spectral and Angle-Resolved Magneto-Optical Characterization of Photonic Nanostructures

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by local enhancement of electric field intensity that strengthens light-matter interactions, enabling applications such as surface-enhanced Raman scattering (SERS) and surface plasmon enhanced sensing. In the presence of magneto-optically active materials, the local field enhancement gives rise to anomalous magneto-optical activity. Typically, the confined modes of a given photonic crystal depend strongly on the wavelength and incidence angle of the incident electromagnetic radiation. Thus, spectral and angular-resolved measurements are needed to fully identify them as well as to establish their relationship with the magneto-optical activity of the crystal. In this article, we describe how to use a Fourier-plane (back focal plane) microscope to characterize magneto-optically active samples. As a model system, here we use a plasmonic grating built out of magneto-optically active Au/Co/Au multilayer. In the experiments, we apply a magnetic field on the grating in situ and measure its reciprocal space response, obtaining the magneto-optical response of the grating over a range of wavelengths and incident angles. This information enables us to build a complete map of the plasmonic band structure of the grating and the angle and wavelength dependent magneto-optical activity. These two images allow us to pinpoint the effect that the plasmon resonances have on the magneto-optical response of the grating. The relatively small magnitude of magneto-optical effects requires a careful treatment of the acquired optical signals. To this end, an image processing protocol for obtaining magneto-optical response from the acquired raw data is laid out.

Photonic band structure enables understanding how confined electromagnetic modes propagate within a photonic crystal. In photonic crystals that incorporate magnetic elements, such confined and resonant optical modes are accompanied by enhanced and modified magneto-optical activity. We describe a measurement procedure to extract the magneto-optical band structure by Fourier space microscopy.

Caratterizzazione magneto-ottica spectrale e sistemata con angolo di nanostrutture fotoniche

Photonic crystals are periodic nanostructures that can support a variety of confined electromagnetic modes. Such confined modes are usually accompanied by ...

Demonstration of Spin-Multiplexed and Direction-Multiplexed All-Dielectric Visible Metaholograms

The optical holography technique realized by metasurfaces has emerged as a novel approach to projective volumetric display and information encryption display in the form of ultrathin and almost flat optical devices. Compared to the conventional holographic technique with spatial light modulators, the metahologram has numerous advantages such as miniaturization of optical setup, higher image resolution and larger field of visibility for holographic images. Here, a protocol is reported for the fabrication and optical characterization of optical metaholograms that are sensitive to the spin and direction of incident light. The metasurfaces are composed of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H), which has large refractive index and small extinction coefficient in the entire visible range resulting in high transmittance and diffraction efficiency. The device produces different holographic images when the spin or direction of incident light are switched. Therefore, they can encode multiple types of visual information simultaneously. The fabrication protocol consists of film deposition, electron beam writing and subsequent etching. The fabricated device can be characterized using a customized optical setup that consists of a laser, a linear polarizer, a quarter waveplate, a lens and a charge-coupled device (CCD).

We present a protocol for fabrication of spin- and direction-multiplexed visible metaholograms, then conduct an optical experiment to verify their function. These metaholograms can easily visualize encoded information, so they can be used for projective volumetric display and information encryption.

Dimostrazione di metalogrammi visibili all-Dielectric e Multiplexed a rotazione e a più elementi

The optical holography technique realized by metasurfaces has emerged as a novel approach to projective volumetric display and information encryption ...