ツイストベンドネマティック液晶の高コントラストと高速フォトレオロジースイッチング

このプロトコルは、液晶の粘弾性伸縮性を特徴付ける方法を説明し、新しい光子学的材料の開発方法に関する重要な質問に答えるのに役立ちます。この方法の主な利点は、レオロジー特性および関連する構造特性が光刺激下でリアルタイムに測定でき、光子学的切り替え挙動の記録を可能にする点である。手順を開始する前に、ダイヤモンドベースのガラスカッターを使用して、平均サイズが1/1センチメートルのガラス基板を切断し、アルカリ洗剤で38または42キロヘルツで片を洗浄します。

次に、1回の洗浄ごとに新鮮な蒸留水で超音波処理を行った10回の5分間の洗浄で基質を洗い流し、少なくとも10分間はUVオゾンに供します。平坦な配位置層を追加するには、ピペットを使用してポリアミド平面アライメント溶液の1ミリリットルを各クリーニングガラス基板に20マイクロリットルの液滴で分配します。直ちにスピンコートを使用して、厚さ約20ナノメートルの配位置層を基板上にスピンコートします。

スピンの最後に、コーティングされたガラス基板を摂氏80度で60分間焼いて溶剤を取り除き、続いて摂氏180度で少なくとも60分間硬化します。次に、レーヨン布の摩擦機を使用して、適切なパラメータで基板をこすります。新しいガラス基板に光反応性接着剤100マイクロリットルと直径5マイクロメートルのガラス粒子0.1ミリグラムを加え、ペーパークリップの先端を使用して材料を混合します。

混合材料をガラス基板セルの四隅に移してセルギャップを調整し、低圧水銀蒸気短いアークランプまたはUVを使用して、365ナノメートルの波長でセルを照らします。照明後、セルを高温のステージに置き、細胞を等方性液体のネマティック相転移より上の温度に加熱するステージの目標温度を設定します。相転移の終了時に、0.2から10マイクロリットルの液晶材料全体をセルの1つの開いた表面に移します。

マイクロスパチュラを使用して、セルの入り口に向かって材料を押し、液晶材料とセルの入り口との接触を得る。その後、液晶材料が毛細血管力によって細胞に充填されるのを待ちます。液晶セルのテクスチャ特性を得るために、サンプルを熱いステージに置き、偏光顕微鏡下でプラスまたはマイナス0.1ケルビン精度でサンプル温度を制御します。

デジタル カラー カメラと UV エピ イルミエータを使用して、UV 照射の有無にかかわらず冷却および加熱中にテクスチャを順次記録します。サンプルのレオロジー測定では、まず、メーカーの指示に従ってソフトウェア内で幾何学的慣性とゼロギャップキャリブレーションを実行します。その後、粉末CB6OABOBuサンプルの250ミリグラムを計量します。

次に、試料を流圧計のベース石英板に積み込み、サンプルチャンバの温度を等方性-ネマティック相転移点以上の値に設定する。次に、測定板に接近するためのギャップ値をベースクォーツプレートに設定し、試料を挟み込む。用紙ラボワイプを使用して、測定プレートがトリミング位置で停止したときに、ギャップの外側にある余分なサンプルをトリミングします。

測定を行うために、試料を365ナノメートルで照射し、高圧水銀蒸気短アーク灯を用いてCB6OABOBuの光子切換えを測定する。ネマティック相では、分子の単軸アライメントが実現されます。暗闇の中でねじれ曲げまで温度を下げると、ストライプが液晶セルの擦れ方向に平行に走る縞模様が形成される。

さらに温度の低下は結晶化をもたらす。UV光による照射は、トランスからシス状態への立体構造を変化させ、その結果、UV光が、ねじ曲げフェーズから開始する際に、縞模様のテクスチャをネマチック位相の単軸アライメント状態に変換して、位相変化とテクスチャ変動を生じる。UVライトをオフにすると、分子はリラックスしてトランス状態に再入りし、ツイストベンドフェーズの縞模様のテクスチャを再形成します。

CB6OABOBuの有効粘度を様々な条件下で測定すると、有効剪断粘度の温度依存性が明らかになる。ここで、第1及び第2の走行時に異なる温度での効果剪断粘度のせん断応力依存性が観察できる。このグラフでは、異なる温度での紫外線照射によって引き起こされる有効なせん断粘度の間の変動が示されている。

そしてこれらのグラフは、2つの異なる温度での対数スケールにおける有効剪断粘度の切り替え曲線を示す。信頼性の高いデータを得るためには、測定を取得する前に、すぐに、レオメーターを較正することが重要です。感光性ダイマーに関する将来の研究のためのアイデアの1つは、異なる相と照明条件の分子ダイナミクスに関する洞察を与えることができるブロードバンド誘電スペクトルをチェックすることです。