Name: novel techniques for observing structural dynamics of photoresponsive liquid crystals
Uploaded: 2018-05-29T14:00:00
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時間分解赤外振動分光測定の東京工科大学の博士田中と原正憲教授と x 線回折測定のため名古屋大学松尾和人博士に感謝します名古屋大学、キール大学教授 r. Herges 教授 r. j. D. ミラー構造のマックス ・ プランク研究所と物質ダイナミクス貴重な議論のために山口悟先生もありがちましょう。
この作品は日本科学技術 (JST) によってをさきがけ「分子技術と新機能創出」プロジェクトの資金調達のためサポートされて (JPMJPR13KD、JPMJPR12K5、および JPMJPR16P6 の付与数) と「光エネルギーの化学的変換」。この作品は、日本学術振興会助成番号 JP15H02103、JP17K17893、JP15H05482、JP17H05258、JP26107004、および JP17H06375 によっても部分的にサポートされます。

1.Time 分解赤外振動分光法
<ol><li>
サンプル準備
	<ol>
<li>解決方法: は、シクロオクタテトラエンの π 拡張 (π COT) 分子を適切な濃度 (1 モル/L) でジクロロ メタンに溶解します。</li>
		<li>液晶相: 100 ° C の温度でホット プレートを用いたフッ化カルシウム (CaF2) 基板上 π ベビーベッド粉末を溶かす室温でサンプルを冷却します。 注: 我々 は中赤外範囲の透明マテリアル (Ca...

時間分解電子回折測定中のプロセスの重要なステップは、高電圧を維持する (75 keV) 光電陰極と陽極間の距離から電流揺らぎなしプレートは ~ 10 mm のみ。0.1 μ A の範囲を超える変動前に、または実験中、増加最大 90 加速電圧に放電し、再度 75 に設定 keV keV。このコンディショニング過程は、0.1 μ A の範囲の電流が変動するまでに行う必要があります。十分な絶縁耐力を持つ電子源の適切な設?...

液晶 (LCs) は、多彩な機能を有し、科学的および技術アプリケーション1,2,3,4,5,6で広く使用されています。LCs の動作は、分子の高移動度に関しても配向順序に帰することができます。液晶材料の分子構造は通常高分子コアと液晶分子の高い機動性を確保する柔軟な長い炭素鎖によって特徴付けられます。外部刺激7,8,9,10、11,12,13,14,15、ライト、電界、温度変化、または機械的圧力で小さな内およびその機能的な動作につながるシステムの並べ替え LC 分子原因抜本的な構造の分子間運動など。液晶材料の機能を理解するには、液晶相の分子スケール構造を判断し、有機分子のコンフォメーションとパッキンの変形のキーの動きを識別することが重要です。
X 線回折 (XRD) は LC 材料16,17,18の構造を決定するための強力なツールとして一般的です。ただし、機能刺激応答性コアから発信された回折パターンは多くの場合、長い炭素鎖から広範なハロー パターンによって隠されます。この問題への効果的なソリューションは、光励起を用いた分子動力学の直接観察を可能にする時間分解回折によって提供されます。この手法は、光励起後で得た回折パターンの違いを使用して光の芳香環の構造に関する情報を抽出します。これらの違いは、バック グラウンド ノイズを除去して興味の構造の変化を直接観測する手段を提供します。差分の回折パターンの解析では、単独で、それにより非光応答性の炭素鎖から有害な回折を除く光活性部位から変調信号を明らかにします。羽田雅ら19はこの差分回折分析方法の説明です。
時間分解回折測定材料20,21,22,23,の相転移時に発生する原子の再配列構造情報を提供します。24,25,26,27,28,29化学反応と分子30,31,32,33,34の間で。念頭に置いてこれらの用途で顕著な進展した超高輝度・超短パルス x 線35,36 ・電子37,38,39の開発に,40ソース。しかし、時間分解回折のみで適用されているシンプルな孤立した分子またはするまたはポリ-結晶、高無機格子を発注または有機分子構造を提供するよく解決された回折パターンを生成情報。対照的に、その少ない秩序相のためより複雑なソフトマテリアルの超高速構造解析が妨げられています。本研究で我々 は時間分解電子回折と同様過渡吸収分光およびこれを用いた光の LC 材料の構造ダイナミクスを特徴付ける時間分解赤外 (IR) 振動分光法の使用方法を示す回折抽出方法論19。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:572px;" width="573">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Chirped pulse amplifier</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Spitfire ACE</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved IR vibration spectroscopy</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Chirped pulse amplifier&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Spitfire XP</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved electron diffractometry</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Femtosecond laser</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Tsunami</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved IR vibration spectroscopy</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Femtosecond laser</td>
			<td style="width:71px;">Spectra Physics Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Tsunami</td>
			<td style="width:167px;">For time-resolved electron diffractometry</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Optical parametric amplifier</td>
			<td style="width:71px;">Light Conversion Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">TOPAS prime</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="126">
			<td height="126" style="height:126px;width:216px;">64-channel mercury cadmium tellurium IR detector array</td>
			<td style="width:71px;">Infrared Systems Development Corporation</td>
			<td style="width:119px;">FPAS-6416-D</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">FT-IR spectrometer</td>
			<td style="width:71px;">Shimadzu Corporation</td>
			<td style="width:119px;">IR Prestige-21</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">High voltage supply</td>
			<td style="width:71px;">Matsusada precision</td>
			<td style="width:119px;">HER-100N0.1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rotary pump</td>
			<td style="width:71px;">Edwards</td>
			<td style="width:119px;">RV12</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Molecular turbo pumps</td>
			<td style="width:71px;">Agilent Technologies Japan, Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">Twis Torr 304FS</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Vacuum gauges</td>
			<td style="width:71px;">Pfeiffer vacuum systems gmbh</td>
			<td style="width:119px;">PKR251</td>
			<td style="width:167px;">For ICF70 flange</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">Vacuum monitors</td>
			<td style="width:71px;">Pfeiffer vacuum systems gmbh</td>
			<td style="width:119px;">TPG261</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Fiber coupled CCD camera</td>
			<td style="width:71px;">Andor Technology Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">iKon-L HF</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">BaF2 and CaF2 substrates</td>
			<td style="width:71px;">Pier optics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Thickness 3 mm</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:216px;">AgGaS2 crystal</td>
			<td style="width:71px;">Phototechnica Corporation</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order</td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">BBO crystals</td>
			<td style="width:71px;">Tokyo Instruments, Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">SHG &#952;=29.2 deg 
			THG &#952;=44.3 deg</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">calcite crystals</td>
			<td style="width:71px;">Tokyo Instruments, Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Thickness 1mm</td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">Optical mirrors</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">PF10-03-F01 
			PF10-03-M01 
			UM10-45A</td>
			<td style="width:167px;">Al coat mirrors 
			Au coat mirrors 
			Ultrafast mirrors</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Optical mirrors</td>
			<td style="width:71px;">HIKARI,Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Broadband mirrors</td>
		</tr>
		<tr height="57">
			<td height="57" style="height:57px;width:216px;">Dichroic mirrors</td>
			<td style="width:71px;">HIKARI,Inc.</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order 
			Reflection: 266 nm 
			Transmission: 400, 800 nm</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Optical chopper</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">3501 optical chopper</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Optical shutters</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">SH05/M 
			SC10</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Optical shutters</td>
			<td style="width:71px;">SURUGA SEIKI CO.,LTD.</td>
			<td style="width:119px;">F116-1</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Beam splitters</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">BSS11R</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Fused-silica lenses</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">LA4663 
			LA4184</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">BaF2 lens</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">LA0606-E</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="95">
			<td height="95" style="height:95px;width:216px;">Polarized mirrors</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order 
			Designed for 800 nm 
			Reflection: s-polarized light 
			Transmission : p-polarized light</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Half waveplate</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">WPH05M-808</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Mirror mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">POLARIS-K1 
			KM100</td>
			<td style="width:167px;">Kinematic mirror mounts</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Mirror mounts</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">MHAN-30M 
			MHAN-30S</td>
			<td style="width:167px;">Gimbal mirror mounts</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Mirror mounts</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">ACG-3K-NL</td>
			<td style="width:167px;">Gimbal mirror mounts</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Variable ND filters</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">NDC-25C-2M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Beam splitter mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">KM100S</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lens mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">LMR1/M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Rotational mounts</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">RSP1/M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Retroreflector</td>
			<td style="width:71px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:119px;">63.5MM X 30&#34; EN-AL&#160;</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">spectrometers</td>
			<td style="width:71px;">ocean photonics</td>
			<td style="width:119px;">USB-4000</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Power meter</td>
			<td style="width:71px;">Ophir</td>
			<td style="width:119px;">30A-SH</td>
			<td style="width:167px;">Used for intensity monitor of CPA</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Power meter</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">S120VC 
			PM100USB</td>
			<td style="width:167px;">Used for intensity measurements of pump pulse</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Photodiodes</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs Inc.</td>
			<td style="width:119px;">DET36A/M 
			DET25K/M</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DC power supply</td>
			<td style="width:71px;">TEXIO</td>
			<td style="width:119px;">PW18-1.8AQ</td>
			<td style="width:167px;">Used for magnetic lens</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Magnetic lens</td>
			<td style="width:71px;">Nissei ETC Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Stages</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">M-MVN80V6 
			LTAHLPPV6</td>
			<td style="width:167px;">Used for magnetic lens</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Stage controller</td>
			<td style="width:71px;">Newport Corporation</td>
			<td style="width:119px;">SMC100</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:38px;width:216px;">Stages&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">SGSP20-35(X) 
			SGSP20-85(X)</td>
			<td style="width:167px;">Used for sample position</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Stages&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">SGSP26-200(X) 
			OSMS26-300(X)</td>
			<td style="width:167px;">Used for delay time generator</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Stage controller</td>
			<td style="width:71px;">Sigmakoki Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">SHOT-304GS</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Picoammeter</td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Laboratory built</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">spin coater</td>
			<td style="width:71px;">MIKASA Co.,Ltd</td>
			<td style="width:119px;">1H-D7</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">hot plate</td>
			<td style="width:71px;">IKA&#174;&#160;</td>
			<td style="width:119px;">C-MAG HP7</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">SiN wafer</td>
			<td style="width:71px;">Silson Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">Custom-order</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">KOH aqueous solution (50%)</td>
			<td style="width:71px;">Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">168-20455</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Chloroform</td>
			<td style="width:71px;">Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">038-18495</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Dichloromethane</td>
			<td style="width:71px;">Hiroshima Wako Co.,Ltd.</td>
			<td style="width:119px;">132-02456</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Personal computers for the controlling programs</td>
			<td style="width:71px;">Epson Corporate</td>
			<td style="width:119px;">Endeavor MR7300E-L</td>
			<td style="width:167px;">32-bit operation system</td>
		</tr>
		<tr height="105">
			<td height="105" style="height:105px;width:216px;">Program for the control the equipment</td>
			<td style="width:71px;">National Instruments Corporation</td>
			<td style="width:119px;">Labview2016</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Program for the data analysis</td>
			<td style="width:71px;">The MathWorks, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">Matlab2015b</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

novel techniques for observing structural dynamics of photoresponsive liquid crystals

我々 はこの記事で赤外線 (IR) を時間分解振動分光法、時間分解電子回折を用いた液晶 (LC) の段階で分子の測定実験を紹介します。液晶相転移、固体・液体の段階の間に存在する問題の重要な状態、有機エレクトロニクスのように自然のシステムと同様に共通。液晶配向を命じたが、緩く詰められて、したがって、内部構造と LCs の分子の配向は外部からの刺激によって変更できます。時間分解回折技術を明らかにしたピコ秒スケール単結晶の分子動力学と多結晶体、構造体のパッキングの直接観察、ソフト材料の超高速ダイナミクスがぼやけてによって妨げられています。回折パターン。ここでは、時間分解赤外振動分光と光のコア部分をベアリング カラムナー液晶材料の超高速スナップショットを取得する電子回折法を報告します。差動検出解析の組み合わせの時間分解赤外振動分光、電子線回折構造とソフトマテリアルの光誘起ダイナミクスを特徴付けるための強力なツールです。

明確に定義された円柱状の積層構造を形成するため、中央の八員環ベビーベッド リングの表示が予想されますので LC 分子の光コアユニットとして鞍型 π ベビーベッド スケルトン43,44しました、光誘起構造変化の励起状態の芳香族性19,45により平らな形に変更します。この材料の?...

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Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals

ここでは、提案する、柱状の光励起分子中の局所構造の変形の観察を可能にする時間分解赤外振動分光法、電子回折の差分検出解析のプロトコル液晶、原子の視点を与える構造とこの光活性物質の動態との関係。

光応答性液晶の構造ダイナミクスを観察する手法

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

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Ice-binding proteins (IBPs), including antifreeze proteins, ice structuring proteins, thermal hysteresis proteins, and ice recrystallization inhibition ...

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From Constructs to Crystals ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã¢â‚¬Å“ Towards Structure Determination of ÃƒÅ½Ã‚Â²-barrel Outer Membrane Proteins

βバレル外膜タンパク質の構造決意を目指して - 構築物から結晶へ

Membrane proteins serve important functions in cells such as nutrient transport, motility, signaling, survival and virulence, yet constitute only ~1% ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

コロイド液の結晶を得ることが合成とディスコティックリン酸ジルコニウムの剥離

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

From Molecules to Materials: Engineering New Ionic Liquid Crystals Through Halogen Bonding

分子から素材まで: ハロゲン結合を介して新しいイオン液体結晶工学

Herein, we demonstrate that a bottom-up approach, based on halogen bonding (XB), can be successfully applied for the design of a new type of ionic liquid ...

Liquid-cell Transmission Electron Microscopy for Tracking Self-assembly of Nanoparticles

ナノ粒子の自己集合の追跡のため液晶セルの透過電子顕微鏡観察

Drying a nanoparticle dispersion is a versatile way to create self-assembled structures of nanoparticles, but the mechanism of this process is not fully ...

An Electrochemical Cholesteric Liquid Crystalline Device for Quick and Low-Voltage Color Modulation

迅速かつ低電圧の色変調のため電気化学コレステリック液晶結晶デバイス

We demonstrate a method for fabricating a prototype reflective display device that contains cholesteric liquid crystal (LC) as an active component. The ...