Name: orientational transition in a liquid crystal triggered by the thermodynamic growth of interfacial wetting sheets
Uploaded: 2017-05-15T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par JSPS KAKENHI numéro de concession 16H06037. Nous remercions sincèrement le Dr Yuji Sasaki à l&#39;Université de Hokkaido pour une assistance technique pour HR-DSC.

1. Préparation de la couche d&#39;alignement de cristaux liquides d&#39;un polymère perfluoré sur des substrats en verre <ol><li> Préparation de la solution de perfluoropolymère <ol><li> Préparer 1 ml de la solution de perfluoropolymère en dissolvant une solution de perfluoropolymère (9% en poids de polymère) dans un solvant commercial à un rapport de 1: 2; Cela garantit que les films uniformes de 0,5 à 1 μm d&#39;épaisseur soient revêtus par centrifugation. REMARQUE: voir la list...

<ol>
	<li>Woltman, S. J., Jay, G. D., Crawford, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid-Crystal+Materials+Find+a+New+Order+in+Biomedical+Applications.">Liquid-Crystal Materials Find a New Order in Biomedical Applications.</a> Nat. Mater. 6 (12), 929-938 (2007).</li><li>Carlton, R. J., 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=Chemical+and+Biological+Sensing+Using+Liquid+Crystals.">Chemical and Biological Sensing Using Liquid Crystals.</a> Liq. Cryst.Rev. 1 (1), 29-51 (2013).</li><li>Patel, J. S., Yokoyama, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+Anchoring+Transition+in+Liquid+Crystals.">Continuous Anchoring Transition in Liquid Crystals.</a> Nature. 362, 525-527 (1993).</li><li>Senyuk, B., 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=Surface+alignment,+anchoring+transitions,+optical+properties,+and+topological+defects+in+the+nematic+phase+of+thermotropic+bent-core+liquid+crystal+A131.">Surface alignment, anchoring transitions, optical properties, and topological defects in the nematic phase of thermotropic bent-core liquid crystal A131.</a> Phys Rev E. 82 (4 Pt 1), 041711 (2010).</li><li>Bechhoefer, J., 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=Critical+Behavior+in+Anchoring+Transitions+of+Nematic+Liquid+Crystals.">Critical Behavior in Anchoring Transitions of Nematic Liquid Crystals.</a> Phys. Rev. Lett. 64 (16), 1911-1914 (1990).</li><li>Dhara, S., 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=Anchoring+Transitions+of+Transversely+Polar+Liquid-Crystal+Molecules+on+Perfluoropolymer+Surfaces.">Anchoring Transitions of Transversely Polar Liquid-Crystal Molecules on Perfluoropolymer Surfaces.</a> Phys. Rev. E. 79 (6 Pt 1), 60701 (2009).</li><li>Aya, S., 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=Stepwise+heat-capacity+change+at+an+orientation+transition+in+liquid+crystals.">Stepwise heat-capacity change at an orientation transition in liquid crystals.</a> Phys. Rev. E. 86 (2), 022512 (2014).</li><li>Aya, S., 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=Thermodynamically+Anchoring-Frustrated+Surface+to+Trigger+Bulk+Discontinuous+Orientational+Transition.">Thermodynamically Anchoring-Frustrated Surface to Trigger Bulk Discontinuous Orientational Transition.</a> Langmuir. 32 (41), 10545-10550 (2016).</li><li>Dhara, S., Madhusudana, N. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+characterisation+of+4'-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile.">Physical characterisation of 4'-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile.</a> Phase Trans. 81 (6), 561-569 (2008).</li><li>Dierking, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Textures of Liquid Crystals. , (2003).</li><li>Perkowski, P., 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=Technical+aspects+of+dielectric+spectroscopy+measurements+of+liquid+crystals.">Technical aspects of dielectric spectroscopy measurements of liquid crystals.</a> Opto-Electronics Review. 16 (3), 271-276 (2008).</li><li>Inaba, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-watt+stabilized+DSC+and+ITS+applications.">Nano-watt stabilized DSC and ITS applications.</a> J Therm Anal Calorim. 79 (3), 605-613 (2005).</li><li>Leveiller, F., Boehm, C., Jacquemain, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+crystal+structure+of+cadmium+arachidate+studied+by+synchrotron+X-ray+diffraction+and+reflectivity.">Two-dimensional crystal structure of cadmium arachidate studied by synchrotron X-ray diffraction and reflectivity.</a> Langmuir. 10 (3), 819-829 (1994).</li><li>de Gennes, P. G., Prost, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Physics of Liquid Crystals (Second Edition). , (1993).</li><li>Aya, S., 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=Critical+Behavior+in+an+Electric-Field-Induced+Anchoring+Transition+in+a+Liquid+Crystal.">Critical Behavior in an Electric-Field-Induced Anchoring Transition in a Liquid Crystal.</a> Phys. Rev. E. 86 (1 Pt 1), 10701 (2012).</li><li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+Phase+Change.+I+General+Theory.">Kinetics of Phase Change. I General Theory.</a> J. Chem. Phys. 7, 1103-1112 (1939).</li><li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+Phase+Change.+II+Transformation-Time+Relations+for+Random+Distribution+of+Nuclei.">Kinetics of Phase Change. II Transformation-Time Relations for Random Distribution of Nuclei.</a> J. Chem. Phys. 8 (2), 212-224 (1939).</li><li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Granulation+Phase+Change,+and+Microstructure+Kinetics+of+Phase+Change.+III.">Granulation Phase Change, and Microstructure Kinetics of Phase Change. III.</a> J. Chem. Phys. 9, 177-184 (1941).</li><li>Sasaki, Y., 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=Distinctive+Thermal+Behavior+and+Nanoscale+Phase+Separation+in+the+Heterogeneous+Liquid-+Crystal+B4+Matrix+of+Bent-Core+Molecules.">Distinctive Thermal Behavior and Nanoscale Phase Separation in the Heterogeneous Liquid- Crystal B4 Matrix of Bent-Core Molecules.</a> Phys. Rev. Lett. 107 (23), 237802 (2011).</li></ol>

Les images 10x POM prises en utilisant une cellule LC de 5 μm ( figures 1a et b ) montrent clairement que l&#39;état d&#39;orientation des molécules LC en vrac transite entre les orientations P et V lors de la variation de température d&#39;une manière de premier ordre. Ceci est marqué par les processus de nucléation et de croissance du domaine, avec une nouvelle orientation différente de l&#39;orientation initiale de 90 °. Les températures de transition lors du refroidissemen...

Au cours des dernières années, il s&#39;est intéressé de plus en plus à apprendre comment les caractéristiques moléculaires dynamiques et les structures des molécules de surface en réponse aux stimuli externes pourraient affecter l&#39;orientation en masse des matériaux dans les états LC. Un exemple est d&#39;utiliser les biosensors de LC comme nouvelle application de LC 1 , 2 . Pour quantifier le nombre de bio-espèces cibles, il est important de savoir comment les LC interfaciales qui entrent en contact avec les molécules cibles adhérentes changent et évoluent, tout en détectant et comment elles transmettent / traduisent leurs propriétés dans la masse. En utilisant des modèles pour poursuivre ces réponses, nous avons commencé avec des systèmes dont l&#39;orientation moléculaire de surface et les commandes à courte portée varient thermodynamiquement. Ces systèmes nous permettent de corréler systématiquement les changements dans l&#39;orientation de la surface et les commandes avec l&#39;orientation en vrac résultante. Récemment, nous avons trouvé plusieurs systèmes LC qui présententTransitions rientales, où une orientation moléculaire spontanée en vrac change avec la température. En principe, les transitions d&#39;orientation peuvent être catégorisées en transition quasi-second ordre 3 , 4 ou quasi-premier ordre 5 , 6 , 7 , 8 . Le premier s&#39;accompagne d&#39;une réorientation moléculaire globale en vrac lors des changements de température, alors que la seconde démontre une discontinuité. Dans cet article, nous décrivons une transition d&#39;orientation de manière quasi-première entre les états d&#39;orientation P et V. Il se déroule dans la phase unique de Nematic (N) en changeant la température. Des détails seront fournis dans les résultats représentatifs et dans la discussion. Étant donné que le changement d&#39;orientation dans le volume doit être régi par une modification de l&#39;orientation moléculaire de surface et de courte durée-range orderings, il est évident que ce système peut potentiellement donner un aperçu de la façon dont la variation thermodynamique de l&#39;orientation moléculaire de surface et des commandes à courte portée affecte l&#39;orientation en masse. Dans cet article, dans le but de comprendre les problèmes susmentionnés, nous avons abordé trois problèmes en utilisant quatre méthodes complémentaires (pOM, DS, HR-DSC et GI-XRD): (1) À quoi ressemble la transition d&#39;orientation? (2) La transition d&#39;orientation est-elle thermiquement détectable? (3) Pourquoi et comment se produit la transition d&#39;orientation?

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CYTOP</td>
			<td>Asahi Glass Co. Ltd.</td>
			<td>CTX-809A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solvent for CYTOP</td>
			<td>Asahi Glass Co. Ltd.</td>
			<td>CT-180 Sol.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alkaline detergent</td>
			<td>Merck KGaA</td>
			<td>Extran MA01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NOA61</td>
			<td>Norland Products, Inc.</td>
			<td>#37-322</td>
			<td>Purchasable from Edmund Optics</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AL1254</td>
			<td>JSR Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Planar alignment material in self-made cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#8217;-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile</td>
			<td>Nematel GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td></td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-O3 cleaner</td>
			<td>Technovision Inc.</td>
			<td>UV-208</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot-stage system</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>HS82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Definition Color Camera Head</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>DS-Fi1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Impedance/gain-phase analyzer</td>
			<td>Solartron Analytical</td>
			<td>1260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indium Tin Oxide (ITO)-coated substrate</td>
			<td>GEOMATEC Co. Ltd.</td>
			<td></td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

orientational transition in a liquid crystal triggered by the thermodynamic growth of interfacial wetting sheets

Dans la chimie physique à cristaux liquides (LC), les molécules proches de la surface jouent un rôle important dans le contrôle de l&#39;orientation en masse. Jusqu&#39;à présent, principalement pour atteindre les états d&#39;orientation moléculaire souhaités dans les écrans LC, la propriété de surface &quot;statique&quot; des LC, appelée ancre de surface, a été étudiée de manière intensive. En règle générale, une fois que l&#39;orientation initiale des LC est &quot;verrouillée&quot; par des traitements de surface spécifiques, comme le frottement ou le traitement avec une couche d&#39;alignement spécifique, elle change à peine avec la température. Ici, nous présentons un système présentant une transition d&#39;orientation sur la variation de température, qui est en contradiction avec le consensus. Juste à la transition, les molécules LC en vrac connaissent la rotation d&#39;orientation, avec 90 ° entre l&#39;orientation planaire (P) à haute température et l&#39;orientation verticale (V) à basses températures de première transition. Nous avons suivi le comportement d&#39;ancrage de la surface thermodynamique par microscopie optique polarisante (POM), la spectroscopie diélectrique (DS), la calorimétrie à balayage différentiel à haute résolution (HR-DSC) et la diffraction des rayons X d&#39;incidence du pâturage (GI-XRD) et ont atteint une explication physique plausible: que la transition est déclenchée par une croissance de la surface Feuilles mouillantes, qui imposent l&#39;orientation V localement contre l&#39;orientation P dans la masse. Ce paysage fournirait un lien général expliquant comment l&#39;orientation en vrac à l&#39;équilibre est affectée par une orientation localisée dans de nombreux systèmes LC. Dans notre caractérisation, POM et DS sont avantageux en proposant des informations sur la répartition spatiale de l&#39;orientation des molécules LC. HR-DSC donne des informations sur les informations thermodynamiques précises sur les transitions, qui ne peuvent être abordées par les instruments DSC conventionnels en raison d&#39;une résolution limitée. GI-XRD fournit des informations sur l&#39;orientation moléculaire spécifique de la surface et les commandes à courte portée. Le but de cet article est de présenter un protocole pour la préparation d&#39;un échantillon qui présente le transiEt de démontrer comment la variation structurelle thermodynamique, à la fois en vrac et sur les surfaces, peut être analysée selon les méthodes susmentionnées.

Les images POM, les données DS, les données HR-DSC et les modèles GI-XRD ont été recueillis lors de la variation de température, en particulier au voisinage de la transition d&#39;orientation à la fois sur le refroidissement et le chauffage. La figure 1 représente l&#39;évolution de la texture réalisée par les mesures POM et DS pendant l&#39;observation POM de la transition d&#39;orient...

Watch this Scientific Journal Video about Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets at JoVE.com

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

Ici, nous présentons un protocole pour déclencher une transition d&#39;orientation d&#39;un cristal liquide en réponse à la température. Des méthodologies sont décrites pour préparer un échantillon afin d&#39;observer la transition et l&#39;évolution de transition détaillée.

Transition orientale dans un cristal liquide déclenché par la croissance thermodynamique des feuilles de mouillage interfaciales

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

L&#39;oxydation à sec et un recuit sous vide Traitements pour Réglage des propriétés de mouillage de tableaux de nanotubes de carbone

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Recherche

Ingénierie

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Caractérisation des effets recombinaison dans une Chambre d&#39;ionisation liquide utilisé pour la dosimétrie d&#39;un accélérateur de radiochirurgie

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

Mesure de la vitesse des ultrasons dans un Liquid Metal électrode

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

Selective Area Modification de la Silicon mouillabilité de surface par irradiation laser pulsé UV en milieu liquide

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

Comment Ignite une pression atmosphérique à micro-ondes de la flamme plasma sans aucune Allumeurs supplémentaires

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

Comment construire un printemps de transport Paquet à vide pour Spinning Rotor Jauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

Préparation du liquide-exfoliée métal de transition dichalcogénure nanofeuillets avec Controlled Taille et Epaisseur: Un État du Protocole d&#39;Art

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

Fabrication de 1-D Cristal Photonique Cavity sur un nanofibres utilisant Ablation laser femtoseconde induite

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

Préparation des réseaux de cristaux liquides pour macroscopique mouvement oscillatoire induite par la lumière

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

Préparation de grande surface verticales Crystal hétéro-structures 2D par l’intermédiaire de la sulfuration de Films de métaux de Transition pour la Fabrication de dispositifs

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...