Name: an electrochemical cholesteric liquid crystalline device for quick and low-voltage color modulation
Uploaded: 2019-02-27T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Electrochemical Cholesteric Liquid Crystalline Device for Quick and Low-Voltage Color Modulation at JoVE.com

Vi takker Dr. Keisuke Tajima fra RIKEN Center for Emergent sagen videnskab for værdifulde drøftelser. En del af dette arbejde blev udført på avanceret karakterisering Nanotechnology Platform fra University of Tokyo, støttet af Ministeriet for uddannelse, kultur, sport, videnskab og teknologi (MEXT), Japan. Dette arbejde blev støttet økonomisk af en JSP'ER licensbetaling for videnskabelig forskning (S) (18H 05260) "Innovative funktionelle materialer baseret på multi-skala Interfacial Molekylær videnskab" for T.A. Y.I. er taknemmelig for en JSP'ER licensbetaling for udfordrende Sonderende forskning (16K 14062). St tak JSP'ER unge videnskabsmand Fellowship.

1. forberedelse af cholesteric LC blandingen
<ol><li>Tilføje 84.6 af 5OCB og 5.922 mg af FcD19 (3,1 mol % til 5OCB) ind i en ren 10 mL hætteglas.</li>
	<li>Tilføje 12.9 mg EMIm-OTf og 10 mL dichlormethan (CH2Cl2) ind i en ny ren 10 mL hætteglas og bland godt. Overføre 2,1 mL af EMIm OTf i 5OCB- og FcD-indeholdende hætteglasset. Ryst forsigtigt hætteglasset for at lade alle komponenterne, bland ...

<ol>
	<li>Chandrasekhar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Liquid Crystals. , (1992).</li><li>Blinov, L. M., Chigrinov, V. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrooptic Effects in Liquid Crystal Materials. , (1994).</li><li>Pieraccini, S., Masiero, S., Ferrarini, A., Spada, 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=Chirality+transfer+across+length-scales+in+nematic+liquid+crystals:+fundamentals+and+applications.">Chirality transfer across length-scales in nematic liquid crystals: fundamentals and applications.</a> Chemical Society Reviews. 40 (1), 258-271 (2011).</li><li>Eelkama, R., Feringa, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amplification+of+chirality+in+liquid+crystals.">Amplification of chirality in liquid crystals.</a> Organic &amp; Biomolecular Chemistry. 4 (20), 3729-3745 (2006).</li><li>Wang, L., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimuli-Directing+self-organized+3D+liquid-crystalline+nanostructures:+from+materials+design+to+photonic+applications.">Stimuli-Directing self-organized 3D liquid-crystalline nanostructures: from materials design to photonic applications.</a> Advanced Functional Materials. 26 (1), 10-28 (2016).</li><li>Bisoyi, H. K., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-directing+chiral+liquid+crystal+nanostructures:+from+1D+to+3D.">Light-directing chiral liquid crystal nanostructures: from 1D to 3D.</a> Accounts of Chemical Research. 47 (10), 3184-3195 (2014).</li><li>van Delden, R. A., Koumura, N., Harada, N., Feringa, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unidirectional+rotary+motion+in+a+liquid+crystalline+environment:+color+tuning+by+a+molecular+motor.">Unidirectional rotary motion in a liquid crystalline environment: color tuning by a molecular motor.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (8), 4945-4949 (2002).</li><li>Mathews, M., Tamaoki, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Planar+chiral+azobenzenophanes+as+chiroptic+switches+for+photon+mode+reversible+reflection+color+control+in+induced+chiral+nematic+liquid+crystals.">Planar chiral azobenzenophanes as chiroptic switches for photon mode reversible reflection color control in induced chiral nematic liquid crystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 130 (34), 11409-11416 (2008).</li><li>Huang, Y., Zhou, Y., Doyle, C., Wu, S. -. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+the+photonic+band+gap+in+cholesteric+liquid+crystals+by+temperature-dependent+dopant+solubility.">Tuning the photonic band gap in cholesteric liquid crystals by temperature-dependent dopant solubility.</a> Optics Express. 14 (3), 1236-1242 (2006).</li><li>Hu, 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=Magnetite+nanoparticles/chiral+nematic+liquid+crystal+composites+with+magnetically+addressable+and+magnetically+erasable+characteristics.">Magnetite nanoparticles/chiral nematic liquid crystal composites with magnetically addressable and magnetically erasable characteristics.</a> Liquid Crystals. 37 (5), 563-569 (2010).</li><li>Han, Y., Pacheco, K., Bastiaansen, C. W. M., Broer, D. J., Sijbesma, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+monitoring+of+gases+with+cholesteric+liquid+crystals.">Optical monitoring of gases with cholesteric liquid crystals.</a> Journal of the American Chemical Society. 132 (9), 2961-2967 (2010).</li><li>Kelly, J. 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=Responsive+photonic+hydrogels+based+on+nanocrystalline+cellulose.">Responsive photonic hydrogels based on nanocrystalline cellulose.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (34), 8912-8916 (2013).</li><li>Coles, H., Morris, S. <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+lasers.">Liquid-crystal lasers.</a> Nature Photonics. 4 (10), 676-685 (2010).</li><li>Xiang, 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=Electrically+tunable+laser+based+on+oblique+heliconical+cholesteric+liquid+crystal.">Electrically tunable laser based on oblique heliconical cholesteric liquid crystal.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (46), 12925-12928 (2016).</li><li>Song, M. H., 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=Effect+of+phase+retardation+on+defect-mode+lasing+in+polymeric+cholesteric+liquid+crystals.">Effect of phase retardation on defect-mode lasing in polymeric cholesteric liquid crystals.</a> Advanced Materials. 16 (9-10), 779-783 (2004).</li><li>White, T. J., McConney, M. E., Bunning, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+color+in+stimuli-responsive+cholesteric+liquid+crystals.">Dynamic color in stimuli-responsive cholesteric liquid crystals.</a> Journal of Materials Chemistry. 20 (44), 9832-9847 (2010).</li><li>Bisoyi, H. K., Bunning, T. J., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimuli-driven+control+of+the+helical+axis+of+self-organized+soft+helical+superstructures.">Stimuli-driven control of the helical axis of self-organized soft helical superstructures.</a> Advanced Materials. 30 (25), 1706512 (2018).</li><li>Bisoyi, H. K., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-driven+liquid+crystalline+materials:+from+photo-induced+phase+transitions+and+property+modulations+to+applications.">Light-driven liquid crystalline materials: from photo-induced phase transitions and property modulations to applications.</a> Chemical Reviews. 116 (26), 15089-15166 (2016).</li><li>Tokunaga, S., Itoh, Y., Tanaka, H., Araoka, F., Aida, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox-responsive+chiral+dopant+for+quick+electrochemical+color+modulation+of+cholesteric+liquid+crystal.">Redox-responsive chiral dopant for quick electrochemical color modulation of cholesteric liquid crystal.</a> Journal of the American Chemical Society. 140 (35), 10946-10949 (2018).</li><li>Step&#780;nick&#780;a, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ferrocenes: Ligands, Materials and Biomolecules. , (2008).</li><li>Togni, A., Hayashi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ferrocenes: Homogeneous Catalysis, Organic Synthesis, Materials Science. , (1995).</li><li>Fukino, T., Yamagishi, H., Aida, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Redox-responsive+molecular+systems+and+materials.">Redox-responsive molecular systems and materials.</a> Advanced Materials. 29 (25), 1603888 (2017).</li><li>Goh, M., Akagi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Powerful+helicity+inducers:+axially+chiral+binaphthyl+derivatives.">Powerful helicity inducers: axially chiral binaphthyl derivatives.</a> Liquid Crystals. 35 (8), 953-965 (2008).</li><li>Xianyu, H., Faris, S., 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=In-plane+switching+of+cholesteric+liquid+crystals+for+visible+and+near-infrared+applications.">In-plane switching of cholesteric liquid crystals for visible and near-infrared applications.</a> Applied Optics. 43 (26), 5006-5015 (2004).</li><li>Lin, T. H., 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=Electrically+controllable+laser+based+on+cholesteric+liquid+crystal+with+negative+dielectric+anisotropy.">Electrically controllable laser based on cholesteric liquid crystal with negative dielectric anisotropy.</a> Applied Physics Letters. 88 (6), 061122 (2006).</li><li>Bailey, C. 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=Surface+limitations+to+the+electro-mechanical+tuning+range+of+negative+dielectric+anisotropy+cholesteric+liquid+crystals.">Surface limitations to the electro-mechanical tuning range of negative dielectric anisotropy cholesteric liquid crystals.</a> Journal of Applied Physics. 111 (6), 063111 (2012).</li><li>Bailey, C. 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=Electromechanical+tuning+of+cholesteric+liquid+crystals.">Electromechanical tuning of cholesteric liquid crystals.</a> Journal of Applied Physics. 107 (1), 013105 (2010).</li><li>Xiang, 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=Electrically+tunable+selective+reflection+of+light+from+ultraviolet+to+visible+and+infrared+by+heliconical+cholesterics.">Electrically tunable selective reflection of light from ultraviolet to visible and infrared by heliconical cholesterics.</a> Advanced Materials. 27 (19), 3014-3018 (2015).</li><li>Hu, 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=Electrically+controllable+selective+reflection+of+chiral+nematic+liquid+crystal/chiral+ionic+liquid+composites.">Electrically controllable selective reflection of chiral nematic liquid crystal/chiral ionic liquid composites.</a> Advanced Materials. 22 (4), 468-472 (2010).</li><li>Choi, S. S., Morris, S. M. M., Huck, W. T. S., Coles, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrically+tuneable+liquid+crystal+photonic+bandgaps.">Electrically tuneable liquid crystal photonic bandgaps.</a> Advanced Materials. 21 (38-39), 3915-3918 (2009).</li><li>Tokunaga, 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=Electrophoretic+deposition+for+cholesteric+liquid-crystalline+devices+with+memory+and+modulation+of+reflection+colors.">Electrophoretic deposition for cholesteric liquid-crystalline devices with memory and modulation of reflection colors.</a> Advanced Materials. 28 (21), 4077-4083 (2016).</li><li>Sen, M. S., Brahma, P., Roy, S. K., Mukherjee, D. K., Roy, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Birefringence+and+order+parameter+of+some+alkyl+and+alkoxycyanobiphenyl+liquid+crystals.">Birefringence and order parameter of some alkyl and alkoxycyanobiphenyl liquid crystals.</a> Molecular Crystrals and Liquid Crystals. 100 (3-4), 327-340 (1983).</li><li>McConney, M. E., 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=Electrically+induced+color+changes+in+polymer-stabilized+cholesteric+liquid+crystals.">Electrically induced color changes in polymer-stabilized cholesteric liquid crystals.</a> Advanced Optical Materials. 1 (6), 417-421 (2013).</li><li>Choi, S. S., Morris, S. M., Huck, W. T. S., Coles, H. 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+switching+properties+of+chiral+nematic+liquid+crystals+using+electrically+commanded+surfaces.">The switching properties of chiral nematic liquid crystals using electrically commanded surfaces.</a> Soft Matter. 5 (2), 354-362 (2009).</li><li>Sapp, S., Luebben, S., Losovyj, Y. B., Jeppson, P., Schulz, D. L., Caruso, A. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Work+function+and+implications+of+doped+poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-co-poly(ethylene+glycol).">Work function and implications of doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-co-poly(ethylene glycol).</a> Applied Physics Letters. 88 (15), 152107 (2006).</li><li>Groenendaal, L., Jonas, F., Freitag, D., Pielartzik, H., Reynolds, 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=Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)+and+its+derivatives:+past,+present,+and+future.">Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and its derivatives: past, present, and future.</a> Advanced Materials. 12 (7), 481-494 (2000).</li><li>Kirchmeyer, S., Reuter, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scientific+importance,+properties+and+growing+applications+of+poly(3,4-ethylenedioxythiophene).">Scientific importance, properties and growing applications of poly(3,4-ethylenedioxythiophene).</a> Journal of Materials Chemistry. 15 (21), 2077-2088 (2005).</li></ol>

Efter anmodning af 1,5 V til toppen ITO elektrode (figur 1C) gennemgår FcD en oxidation reaktion for at generere FcD+. Da FcD+ (101 µm-1, figur 1B) spiralformet vride magt er lavere end for <strong...

Cholesteric flydende krystaller (LCs) er kendt for at udstille lyse refleksion farver på grund af deres indre spiralformet molekylære ordninger1,2,3,4. Refleksion bølgelængde λ bestemmes af den heliske pitch Pedersen og den gennemsnitlige refraktive indeks Nielsen af Rembursen (λ = nP). Sådanne LCs kan genereres ved doping chiral forbindelser (chiral energiniveauerne) til nematisk LCs og dens spiralformet pitch er defineret ved ligning P = 1/βMC, hvor βM er den heliske vride magt (HTP) og C er molære brøkdel af den chiral dopant. Baseret på dette begreb, forskellige chiral energiniveauerne, der kan reagere på en lang række stimuli som lys5,6,7,8, varme9, magnetiske felt10og gas11 er blevet udviklet. Disse egenskaber er potentielt nyttige til forskellige applikationer såsom sensorer12 og lasere13,14,15 blandt andre16,17,18 .
For nylig har udviklet vi den første redox-responderende chiral dopant FcD (fig. 1A)19 der kan ændre dens HTP værdi i svar på redox reaktioner. FC D består af en ferrocene enhed, som kan gennemgå reversible redox reaktioner20,21,22, og en binaphthyl enhed, som er kendt for at udstille høj HTP værdi23. Cholesteric LC doteret med FcD, i overværelse af en understøttende elektrolyt, kan ændre dens refleksion farve inden for 0,4 s og genvinde sin oprindelige farve i 2,7 s efter spænding ansøgning + 1,5 og 0 V, henholdsvis. Høj reaktion hastighed og lav driftsspænding observeret for enheden er uden sidestykke blandt andre cholesteric LC enhed hidtil rapporteret.
En af de vigtige anvendelser af cholesteric LCs er i reflekterende skærme, hvis energi forbrugssats er meget lavere end de konventionelle LC-displays. Med henblik herpå bør cholesteric LCs ændre dens refleksion farve med elektriske stimuli. Men de fleste af de tidligere metoder udnytte en elektriske kobling mellem de anvendte elektriske stimuli og vært LC molekyler, som kræver høj spænding over 40 V24,25,26,27 ,28. For brugen af den elektrisk lydhør chiral dopant er der kun få eksempler på29,30 herunder vores tidligere arbejde31, som også kræver høj spænding med lav svar hastighed. I betragtning af disse tidligere værker, udførelsen af vores FcD-doteret cholesteric LC enhed, især for hurtig farve graduering hastighed (0,4 s) og lav driftsspænding (1,5 V), er en banebrydende resultat, der kan meget bidrage til udviklingen af næste generation reflekterende skærme. I denne detaljerede protokollen vise vi fabrication processerne og de operationelle procedurer for prototype cholesteric LC display enheder.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1295px;" width="1295">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">1-Ethyl-3-methylimidazolium Trifluoromethanesulfonate, 98%</td>
			<td style="width:211px;">TCI</td>
			<td style="width:163px;">E0494</td>
			<td style="width:343px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">4-Cyano-4&#39;-pentyloxybiphenyl, 98%</td>
			<td style="width:211px;">TCI</td>
			<td style="width:163px;">C1551</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Diamond tipped glass cutter</td>
			<td style="width:211px;">AS ONE</td>
			<td style="width:163px;">6-539-05</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Dichloromethane, 99.5%</td>
			<td style="width:211px;">KANTO CHEMICAL</td>
			<td style="width:163px;">10158-2B</td>
			<td>HPLC grade</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Differential Scanning Calorimeter</td>
			<td style="width:211px;">METTLER TOLEDO</td>
			<td style="width:163px;">DSC 1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Digital microscope&#160;</td>
			<td style="width:211px;">KEYENCE</td>
			<td style="width:163px;">VHX-5000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Extran MA01</td>
			<td style="width:211px;">Merck</td>
			<td style="width:163px;">107555</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Fully ITO-coated glass plate</td>
			<td style="width:211px;"></td>
			<td style="width:163px;"></td>
			<td>Costum order, Resistance: ~30&#937;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Glass beads</td>
			<td style="width:211px;">Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:163px;">9005</td>
			<td>5 &#177; 0.3 &#956;m in diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Hot stage</td>
			<td style="width:211px;">INSTEC</td>
			<td style="width:163px;">mK1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">ITO-patterned glass plate</td>
			<td style="width:211px;"></td>
			<td style="width:163px;"></td>
			<td>Costum order, Resistance: ~30&#937;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Oil rotary vacuum pump</td>
			<td style="width:211px;">SATO VAC</td>
			<td style="width:163px;">TSW-150</td>
			<td>Pressure: ~5 Pa</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Optical adhesive</td>
			<td style="width:211px;">Noland</td>
			<td style="width:163px;">NOA81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), bis-poly(ethyleneglycol), lauryl terminated</td>
			<td style="width:211px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:163px;">687316</td>
			<td>0.7 wt% (dispersion in nitromethane)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Potentiostat</td>
			<td style="width:211px;">TOHO TECHNICAL RESEARCH</td>
			<td style="width:163px;">PS-08</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Rubbing machine</td>
			<td style="width:211px;">EHC</td>
			<td style="width:163px;">MRJ-100S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Spectrophotometer</td>
			<td style="width:211px;">JASCO</td>
			<td style="width:163px;">V-670 UV/VIS/NIR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Spin coater</td>
			<td style="width:211px;">MIKASA</td>
			<td style="width:163px;">1H-D7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Ultrapure water</td>
			<td style="width:211px;">Merck&#160;</td>
			<td style="width:163px;">Milli-Q Integral 3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">Ultrasonic bath</td>
			<td style="width:211px;">AS ONE</td>
			<td style="width:163px;">ASU-2</td>
			<td>Power: 40 W</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultrasonic soldering</td>
			<td style="width:211px;">KURODA TECHNO</td>
			<td style="width:163px;">SUNBONDER USM-IV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:579px;">UV lamp</td>
			<td style="width:211px;">AS ONE</td>
			<td style="width:163px;">SLUV-4</td>
			<td>Power: 4 W</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an electrochemical cholesteric liquid crystalline device for quick and low-voltage color modulation

Vi demonstrere en metode for at fabrikere en prototype reflekterende skærmenhed, der indeholder cholesteric flydende krystaller (LC) som en aktive komponent. Den cholesteric LC er sammensat af en nematisk LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redox-responderende chiral dopant (FcD) og en understøttende elektrolyt 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). Den vigtigste komponent er FcD. Dette molekyle ændrer sin spiralformet vride magt (HTP) værdi i svar på redox reaktioner. Derfor, på levestedet elektrokemiske redox reaktioner i LC blanding mulighed for enheden for at ændre dens refleksion farve i svar til elektriske stimuli. LC blandingen blev indført ved en kapillaritet i en sandwich-type ITO glas celle bestående af to glas dias med mønstrede indium tin oxid (ITO) elektroder, hvoraf den ene var belagt med poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (ethylen glykol) doteret med perchlorat (PEDOT+). På begæring af 1,5 V, ændre enheden refleksion farve fra blå (467 nm) til green (485 nm) i 0,4 s. efterfølgende indgives ansøgning af 0 V enheden Genskab den oprindelige blå farve i 2,7 s. Denne enhed er karakteriseret ved sin hurtigste elektriske svar og laveste driftsspænding blandt nogen tidligere rapporteret cholesteric LC enhed. Denne enhed kunne bane vejen for udvikling af næste generation reflekterende skærme med lavt energi forbrug satser.

Fotografier, transmittans spectra og tid afhængige transmittans ændre profiler på 510 nm er indsamlet til LC-enhed der indeholder FcD-doteret (3,1 mol %) Cholesteric LC i nærværelse af EMIm-OTf (3,0 mol %) under spænding program cyklusser mellem 0 og 1,5 V ved 37 ° C.
LC blanding indeholdende FcD (3,1 mol %), EMIm-O...

Watch this Scientific Journal Video about An Electrochemical Cholesteric Liquid Crystalline Device for Quick and Low-Voltage Color Modulation at JoVE.com

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

En protokol til fabrikation af en reflekterende cholesteric flydende krystallinske display enhed indeholder en redox-responderende chiral dopant så hurtig og lav spænding drift er præsenteret.

En elektrokemisk Cholesteric flydende krystallinske enhed for hurtig og simpel-spænding farve graduering

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

Cholesteric flydende krystaller er kendt for at have lyse reaktionsfarver, og den hurtige farve graduering er vigtig for udviklingen af næste generation af reflekterende skærme. Vores metode muliggør den hurtigste farvemodulering med den laveste driftsspænding, der nogensinde er rapporteret for cholesteriske flydende krystaller. Nøglen er FcD.En chiral dopant med redox responsiv spiralformet vridningskraft. Demonstrere proceduren vil blive Shoichi Tokunaga, en postdoc, og Mengyan Zeng, en kandidat studerende fra vores laboratorium. For at begynde at forberede cholesteric flydende krystal blanding, sted 84.6 milligram 5OCB og 5.922 milligram FCD i en 10 milliliter glas hætteglas.I et separat hætteglas opløses 12,9 mg EMIm-OTf i 10 milliliter dichlormethan. 2,1 milliliter EMIm-OTf-opløsningen overføres til blandingen af flydende krystal, og komponenterne blandes godt ved forsigtigt at ryste hætteglasset. Derefter dække hætteglasset med aluminiumsfolie, og punch flere huller i folien med en nål.Opvarmes opløsningen ved 80 grader celsius i en time for at fordampe det meste af DCM. Sæt hætteglasset under vakuum, og fortsæt opvarmning det i endnu en time for at fjerne de resterende DCM at opnå en klar, orange flydende krystal blanding. Dernæst for at begynde at forberede ITO glas, skære en 10 af 10 millimeter stykke glas mønstret med ITO i den ønskede form, og en 10 af 12 millimeter stykke standard ITO glas.Placer begge stykker ITO-glas i det fortyndede overfladeaktive stof uden at lade dem røre. Kombiner 60 milliliter af en alkalisk overfladeaktiv opløsning, og 240 milliliter ultra rent vand i en 500 milliliter glasbeholder. Sonikere pladerne i fortyndet alkalisk overfladeaktivt stof i 30 minutter.Derefter dekanteres overfladeaktive stof, og skyl pladerne med 200 milliliter portioner af ultra rent vand. Udfør denne skylleprocedure tre gange i alt. Opfyld beholderen op med 300 milliliter ultra rent vand.Sonikere pladerne i 20 minutter. Og dekantere vandet. Pladerne vaskes i ultra rent vand på denne måde tre gange i alt.Endelig tørre de rene plader med en strøm af kvælstof gas og gemme dem i rene, engangs petriskåle. Opbevar opvasken i en ren ekssiccator. For at begynde at forberede cellen, sonikere en 0,7 procent ved at veje dispersion af PEDOT i nitromethan i 60 minutter for at sikre, at polymeren er godt dispergeret.Derefter fastgør det rene standard ITO glas på en spin coater, og fjern støv fra ITO belagt overflade med en nitrogen slagpistol. Påfør forsigtigt 50 mikroliter frisk sonikeret PEDOT-dispersion på ITO-overfladen, og drej pladen ved 1000 omdr./min. i 60 sekunder. Lad den belagte plade sidde i luften i en time bagefter.Derefter fastgøres den mønstrede ITO plade i en gnide maskine udstyret med en rayon klud. Gnid ito-mønstret overflade grundigt under en strøm af nitrogengas. Derefter, i et støvfrit område, bland en dråbe optisk klæbemiddel med en tilsvarende størrelse mængde på 5 mikrometer borosilikat glasperler.Læg den PEDOT-belagte plade med forsiden af arbejdsområdet. Påfør omkring 0,2 kubikmeter af den klæbende blanding på hvert hjørne af en smal side af pladen. Påfør yderligere to portioner af lim otte millimeter væk fra denne side til at danne en otte af 10 millimeter rektangel på pladen.Placer den mønstrede ITO plade med forsiden nedad på limen med den ene kant justeret med dråberne halvvejs langs PEDOT-belagt plade, så pladerne forskydes med ca. to millimeter. Tryk forsigtigt ned i cellens hjørner for at opnå et ensartet mellemrum mellem pladerne som angivet ved, at frynsermønsteret er forsvundet i cellen. Eradiate cellen med 365 nanometer UV-lys i 20 sekunder for at indstille limen.Varm cellen på en varmeplade ved 100 grader celsius i tre timer for at afslutte hærdning af limen. Endelig forbinde ledende ledninger udstyret med aligator klip til den udsatte ITO overflade på hver plade ved ultralyd sautering. Brug isoleringstape til at fastgøre glascellens ledninger til et mikroskopskreds, så det er nemmere at håndtere dem senere.Varm ITO-glasset, en lille spatel og den cholesteriske flydende krystalblanding ved 80 grader celsius i 10 til 15 minutter. Derefter hurtigt overføre en lille mængde af den varme cholesteriske flydende krystal blanding til forskellen mellem pladerne med den opvarmede spatel. Cellen udfyldes med kapillær handling om ca. 60 sekunder.Når cellen er fuld, reducere fase temperaturen til 37 grader celsius og vente på cellen til at stabilisere ved denne temperatur. Påfør ren kraft ved forsigtigt at trykke på midten af den flydende krystal enhed for at se den lyse reflekterede farve. Placer derefter enheden oven på det varme trin under et digitalt optisk mikroskop med den mønstrede side af enheden mod objektivet.Tilslut de mønstrede og PEDOT-belagte plader til de positive og negative terminaler i henholdsvis en poteniostat. Konfigurer poteniostaten til at skifte mellem at anvende 1,5 volt i fire sekunder og 0 volt i otte sekunder. Overhold og optag farveændringen af den flydende krystal enhed med det digitale mikroskop, mens cykling spændingen.Dernæst oprette en UV-vis spektrofotometer til at scanne transmission fra 800 til 300 nanometer. Sæt en lille donkraft i prøverummet for at holde den varme scene. Anlæer den flydende krystalanordning på en varmeplade for at holde varmen og opnå en baggrundsmåling af det tomme varme stadie.Læg derefter enheden tilbage i det varme stadie, og placer den i spektrometeret med den mønstrede side mod strålen. Brug en mørk klud til at dække mellemrum mellem prøvekammerdøren og ledningerne. Vent et par minutter for enheden at stabilisere ved 37 grader celsius.Hvis det er nødvendigt, justere placeringen af den varme fase for at maksimere transmission. Derefter erhverve et indledende spektrum af transmission gennem enheden. Derefter skal du anvende en 1,5 volt til enheden i fire sekunder og straks erhverve en transmission spektrum.Når målingen er færdig, anvende 0 volt til enheden i otte sekunder og erhverve et andet spektrum. Endelig rekord procent transmission på 510 nanometer over tid, mens cykling spændingen mellem 1,5 volt i fire sekunder og 0 volt i otte sekunder fem gange. Den cholesteric flydende krystal dopede med en chiral ferrocene binaphtol kompleks, syntes lyse blå og havde en refleksion band centreret på 467 nanometer.Anvendelse af 1,5 volt på en ITO-elektrode i kontakt med den flydende krystalopløsning, flyttede reflekterne til centrum på 485 nanometer. Den oxiderede cholesteriske flydende krystal syntes lyse cyan til grøn mod de uoxidiserede blå omgivelser. Reflektsbåndet skiftede tilbage til 467 nanometer ved anvendelse af 0 volt på elektroden med en tilsvarende genvinding af den blå refleksionsfarve.Transmission faldt beskedent med gentagne cyklusser på grund af stigende orienteringsforstyrrelser, men dette blev repareret ved at anvende en ren og skær kraft til enheden. Farveændringen fra blå til cyan fandt sted på 0,4 sekunder, og returændringen tog 2,7 sekunder. Skiftevis anvende 1,5 volt i 0,5 sekunder, og 0 volt i fem sekunder resulterede i en blinkende elektrode.Når du forsøger proceduren, skal du være forsigtig, når du samler cellen. Cellens kvalitet bestemmer kvaliteten af enhedens displaybillede. Du kan identificere det relevante spændingsområde til betjening af enheden ved hjælp af cyklisk voltammetri.X-ray for elektronspektroskopi kan bekræfte, at fremkomsten af den oxiderede del i det flydende krystallinske materiale. Ved præcist tuning den kemiske struktur af redox lydhør chirol dopant og andre komponenter, kan vi udvikle nye typer af reflekterende skærme, såsom fuld farve e-papir. Yderligere undersøgelse af mekanismen i vores chirol dopant, kan uddybe den grundlæggende videnskab cholesteriske flydende krystaller, hvor den molekylære mekanisme chirol induktion er stadig uklart.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Dynamisk Elektrokemisk Måling af chloridioner

This protocol describes the dynamic measurement of chloride ions using the transition time of a silver silver chloride (Ag/AgCl) electrode. Silver silver ...

Synthesis of Programmable Main-chain Liquid-crystalline Elastomers Using a Two-stage Thiol-acrylate Reaction

Syntese af programmerbare Main-kæde Liquid-krystallinske Elastomerer hjælp af en to-trins Thiol-acrylat Reaktion

This study presents a novel two-stage thiol-acrylate Michael addition-photopolymerization (TAMAP) reaction to prepare main-chain liquid-crystalline ...

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Elektrokemiske impedans spektroskopi som et redskab for elektrokemisk sats konstant estimering

Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used for advanced characterization of organic electroactive compounds along with cyclic voltammetry (CV). ...

Phthalic Acid Ester-Binding DNA Aptamer Selection, Characterization, and Application to an Electrochemical Aptasensor

Phthalater syre Ester-bindende DNA Aptamer udvalg, karakterisering og ansøgning til en elektrokemisk Aptasensor

Phthalic acid esters (PAEs) areone of the major groups of persistent organic pollutants. The group-specific detection of PAEs is highly desired due to the ...

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Synthesis and Performance Characterizations of Transition Metal Single Atom Catalyst for Electrochemical CO2 Reduction

Syntese og ydeevne beskrivelser af overgangen Metal enkelt Atom katalysator for elektrokemisk CO2 reduktion

This protocol presents both the synthesis method of the Ni single atom catalyst, and the electrochemical testing of its catalytic activity and selectivity ...

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

Mikrofluid fremstilling af flydende krystallinske Elastomer aktuatorer

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

Preparation of Graphene-Supported Microwell Liquid Cells for In Situ Transmission Electron Microscopy

Fremstilling af Graphene-understøttede Microwell Liquid-celler til in situ -Transmissionselektronmikroskopi

The fabrication and preparation of graphene-supported microwell liquid cells (GSMLCs) for in situ electron microscopy is presented in a stepwise protocol. ...

High-Contrast and Fast Photorheological Switching of a Twist-Bend Nematic Liquid Crystal

Høj-kontrast og hurtig Photorheological skift af en twist-Bend nematisk flydende krystal

Smart viscoelastic materials that respond to specific stimuli are one of the most attractive classes of materials important to future technologies, such ...

Asymmetric Thermoelectrochemical Cell for Harvesting Low-grade Heat under Isothermal Operation

Asymmetrisk termoelektrokemisk celle til høst af varme af lav kvalitet under Isothermal Operation

Low-grade heat is abundantly available in the environment as waste heat. The efficient conversion of low-grade heat into electricity is very difficult. We ...

ARL Spectral Fitting as an Application to Augment Spectral Data via Franck-Condon Lineshape Analysis and Color Analysis

ARL Spectral Fitting som en applikation til at øge spektraldata via Franck-Condon Lineshape Analyse og Farveanalyse

The ARL Spectral Fitting application provides a free, publicly accessible, and fully transparent method for performing Franck-Condon Lineshape Analysis ...