Name: orientational transition in a liquid crystal triggered by the thermodynamic growth of interfacial wetting sheets
Uploaded: 2017-05-15T13:00:00
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Este trabajo fue apoyado por la concesión JSPS KAKENHI número 16H06037. Agradecemos sinceramente al Dr. Yuji Sasaki en la Universidad de Hokkaido por la asistencia técnica para HR-DSC.

1. Preparación de la capa de alineación de cristales líquidos de un perfluoropolímero sobre sustratos de vidrio <ol><li> Preparación de la solución de perfluoropolímero <ol><li> Preparar 1 ml de la solución de perfluoropolímero disolviendo una solución de perfluoropolímero (9% en peso de polímero) en un disolvente comercial en una proporción de 1: 2; Esto asegura que las películas uniformes de 0,5-1 μm de espesor sean recubiertas por centrifugación. NOTA: Consulte la lista de ma...

<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>

Las 10 imágenes de POM tomadas usando una célula LC de 5 μm ( Figuras 1a yb ) muestran claramente que el estado de orientación de las moléculas de LC a granel transita entre las orientaciones P y V sobre la variación de temperatura de una manera de primer orden. Esto está marcado por los procesos de nucleación y crecimiento del dominio, con una nueva orientación que difiere de la orientación inicial en 90 °. Las temperaturas de transición al enfriar y calentar son 321,5 K y ...

En los últimos años, ha habido un interés creciente en aprender cómo las características moleculares dinámicas y las estructuras de las moléculas superficiales en respuesta a estímulos externos podrían afectar la orientación masiva de los materiales en los estados LC. Un ejemplo es el uso de biosensores LC como una nueva aplicación de las LC 1 , 2 . Para cuantificar cuántas especies biológicas objetivo se detectan, es importante saber cómo cambian y evolucionan las LCs interfaciales que se ponen en contacto con las moléculas objetivo adheridas, al mismo tiempo que detectan y cómo transfieren / traducen sus propiedades en la masa. Usando modelos para obtener estas respuestas, comenzamos con sistemas que tienen su orientación molecular superficial y ordenamientos de corto alcance que varían termodinámicamente. Estos sistemas nos permiten correlacionar de una manera sistemática los cambios en la orientación superficial y ordenamientos con la orientación en masa resultante. Recientemente, hemos encontrado varios sistemas LC que exhiben oTransiciones rientacionales, donde una orientación molecular masiva espontánea cambia con la temperatura. En principio, las transiciones de orientación pueden clasificarse en transiciones de cuasi-segundo orden 3 , 4 o cuasi-primer orden 5 , 6 , 7 , 8 . La primera se acompaña de una reorientación molecular a granel continua sobre los cambios de temperatura, mientras que la segunda demuestra una reorientación discontinua. En este artículo, describimos una transición orientacional en la forma de cuasi-primer orden entre los estados orientativos P y V. Procede en la fase nematic (N) sola cambiando la temperatura. Los detalles serán proporcionados en los Resultados Representativos y en la Discusión. Dado que el cambio de orientación en el volumen debe ser gobernado por un cambio en la orientación molecular superficial y corto, Es evidente que este sistema puede ofrecer perspectivas potenciales sobre cómo la variación termodinámica en la orientación molecular superficial y ordenamientos de corto alcance afecta a la orientación masiva. En este artículo, con el objetivo de comprender los problemas mencionados anteriormente, abordamos tres problemas utilizando cuatro métodos complementarios ( es decir, POM, DS, HR-DSC y GI-XRD): (1) ¿Cómo se ve la transición de orientación? (2) ¿Es la transición orientativa térmicamente detectable? (3) ¿Por qué y cómo ocurre la transición de orientación?

<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

En la química física del cristal líquido (LC), las moléculas cerca de la superficie desempeñan un papel importante en el control de la orientación masiva. Hasta ahora, principalmente para conseguir los estados de orientación molecular deseados en las pantallas LC, se ha estudiado intensamente la propiedad de superficie &quot;estática&quot; de LCs, el llamado anclaje superficial. Como regla general, una vez que la orientación inicial de LCs está &quot;bloqueada&quot; por tratamientos superficiales específicos, tales como el frotamiento o tratamiento con una capa de alineación específica, apenas cambia con la temperatura. Aquí, presentamos un sistema que exhibe una transición de orientación sobre la variación de la temperatura, que está en conflicto con el consenso. Justo en la transición, las moléculas LC a granel experimentan la rotación orientativa, con 90 ° entre la orientación planar (P) a altas temperaturas y la orientación vertical (V) a bajas temperaturas en la transición de primer orden. Hemos seguido el comportamiento de anclaje superficial termodinámico por medio de microscopía óptica polarizante (POM), espectroscopía dieléctrica (DS), calorimetría de barrido diferencial de alta resolución (HR-DSC) y difracción de rayos X de incidencia de pastoreo (GI-XRD) y alcanzó una explicación física plausible: que la transición es desencadenada por un crecimiento de superficie Que imponen la orientación V localmente contra la orientación P en la masa. Este paisaje proporcionaría un vínculo general que explicaría cómo la orientación en masa de equilibrio se ve afectada por la orientación localizada en la superficie en muchos sistemas LC. En nuestra caracterización, POM y DS son ventajosos al ofrecer información sobre la distribución espacial de la orientación de las moléculas LC. HR-DSC proporciona información sobre la información termodinámica precisa sobre las transiciones, que no pueden ser tratadas por instrumentos DSC convencionales debido a una resolución limitada. GI-XRD proporciona información sobre la orientación molecular específica de la superficie y ordenamientos de corto alcance. El objetivo de este trabajo es presentar un protocolo para la preparación de una muestra que muestre el transiY demostrar cómo la variación estructural termodinámica, tanto en la masa como en las superficies, puede ser analizada a través de los métodos antes mencionados.

Se recogieron imágenes POM, datos DS, datos HR-DSC y patrones GI-XRD durante la variación de temperatura, especialmente en la proximidad de la transición de orientación tanto en el enfriamiento como en el calentamiento. La Figura 1 representa la evolución de la textura realizada por las mediciones de POM y DS durante la observación de POM de la transición de orientación del estado de orien...

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

Aquí, presentamos un protocolo para desencadenar una transición de orientación de un cristal líquido en respuesta a la temperatura. Se describen metodologías para preparar una muestra con el fin de observar la transición y la evolución de transición detallada.

Transición orientativa en un cristal líquido desencadenada por el crecimiento termodinámico de las húmedas interfaciales

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

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