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

Wij danken Dr. Keisuke Tajima van RIKEN Center voor opkomende zaak wetenschap voor waardevolle discussies. Een deel van dit werk werd uitgevoerd op het geavanceerde karakterisering nanotechnologie Platform van de Universiteit van Tokio, ondersteund door het ministerie van onderwijs, cultuur, sport, wetenschap en technologie (MEXT), Japan. Dit werk werd financieel ondersteund door een JSPS Grant-in-Aid voor wetenschappelijk onderzoek (S) (18H 05260) op de "Innovatieve functionele materialen gebaseerd op Multi-Scale Interfaciale Molecular Science" voor T.A. Y.I. dankbaar voor een JSPS Grant-in-Aid voor uitdagend is Verkennend onderzoek (16K 14062). S.T. bedankt de JSPS jonge wetenschapper Fellowship.

1. bereiding van het cholesteric mengsel van LC
<ol><li>Voeg 84.6 mg 5OCB en 5.922 mg FcD19 (3.1 mol % tot 5OCB) in een schoon 10 mL glazen ampul.</li>
	<li>Voeg 12.9 mg Emieten-OTf en 10 mL dichloormethaan (CH2Cl2) in een nieuwe schone 10 mL glazen ampul en meng goed. Breng 2.1 mL van de Emieten-OTf-oplossing in de 5OCB- en FcD-met glazen ampul. Zachtjes schud de flacon zodat alle onderdelen goed men...

<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>

Op verzoek van minimaal 1,5 V aan de bovenkant ITO elektrode (Figuur 1C) ondergaat FcD een oxidatie reactie voor het genereren van FcD+. Als de spiraalvormige kronkelende kracht van FcD+ (101 µm-1, Figuur 1B</st...

Cholesteric vloeibare kristallen (LCs) staan bekend om het vertonen van heldere reflectie als gevolg van hun interne spiraalvormige moleculaire regelingen1,2,3,4kleuren. De reflectie golflengte λ wordt bepaald door de spiraalvormige toonhoogte P en het gemiddelde refractieve index n van de LC (λ = nP). Dergelijke LCs kan worden gegenereerd door doping chirale verbindingen (chirale dopants) te nematic LCs en zijn spiraalvormige worp wordt gedefinieerd door de vergelijking P = 1/βMC, waar βM de spiraalvormige draaiende kracht (HTP is) en C is de Kies Fractie van de chirale dopering. Gebaseerd op dit begrip, verschillende chirale dopants die op allerlei prikkels zoals licht5,6,7,8, warmte9, magnetisch veld10en gas11 inspelen kunnen is ontwikkeld. Dergelijke eigenschappen zijn potentieel nuttig voor diverse toepassingen zoals sensoren12 en lasers13,14,15 o.a.16,17,18 .
Onlangs, ontwikkelden we de eerste redox-responsieve chirale dopering FcD (Figuur 1A)19 die haar waarde HTP in reactie op redoxreacties kunt wijzigen. FC D bestaat uit een ferroceen, die kan ondergaan omkeerbare redox reacties20,21,22, en een binaftyl eenheid, waarvan bekend is dat het vertonen van hoge HTP waarde23. De cholesteric LC doped met FcD, in de aanwezigheid van een ondersteunende elektrolyt, kan veranderen de kleur van de reflectie binnen de 0,4 s en herstel de oorspronkelijke kleur in 2.7 s op verzoek van de spanning van + 1.5 en 0 V, respectievelijk. De hoge reactiesnelheid en lage bedrijfsspanning waargenomen voor het apparaat is ongekende onder een ander cholesteric LC-apparaat tot nu toe gerapporteerd.
Een van de belangrijke toepassingen van de cholesteric LCs is reflecterende displays, waarvan energie verbruik veel lager dan de conventionele LC displays ligt. Voor dit doel, moet cholesteric LCs wijzigen de kleur van de reflectie met elektrische prikkels. Toch, allermeest naar de vorige methoden gebruik maken van een elektrische verbinding tussen de toegepaste elektrische prikkels en de gastheer LC moleculen, die hoogspanning vereist meer dan 40 V24,25,26,27 ,28. Voor het gebruik van de elektrisch responsieve chirale dopering zijn er slechts enkele voorbeelden29,30 met inbegrip van onze eerdere werk31, waarvoor ook hoge spanning met laag reactietijd. Gezien deze eerdere werken, de prestatie van onze FcD-gedoopt cholesteric LC apparaat, vooral voor de snelle kleur modulatie snelheid (0,4 s) en operationele laagspanning (1,5 V), is een baanbrekende prestatie dat kan sterk bijdragen tot de ontwikkeling van volgende generatie reflecterende schermen. In dit gedetailleerde protocol tonen we de fabricage processen en de operationele procedures van het prototype cholesteric LC display apparaten.

<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

We tonen een methode voor het fabriceren van een prototype ontspiegelende apparaat dat cholesteric vloeibare kristallen (LC bevat) als een actieve component. De cholesteric LC is samengesteld uit een nematic LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redox-responsieve chirale dopering (FcD) en een ondersteunende elektrolyt 1-ethyl-3-methylimidazolium triflaat (Emieten-OTf). De belangrijkste component is FcD. Dit molecuul wijzigt zijn spiraalvormige kronkelende macht (HTP) waarde in reactie op redoxreacties. Daarom zou in situ elektrochemische redoxreacties in de LC-mengsel voor het apparaat om de kleur van de reflectie in reactie op elektrische stimuli. De LC-mengsel werd binnengebracht, door een capillaire werking, een sandwich-type ITO glas-cel bestaande uit twee glazen dia's met gedessineerde indium tin oxide (ITO) elektroden, één daarvan was bedekt met poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (ethyleen glycol) doped met perchloraat (PEDOT+). Op verzoek van minimaal 1,5 V, de kleur van de reflectie van het apparaat veranderd van blauw (467 nm) op groen (485 nm) in 0.4 s. na toepassing van 0 V maakte het apparaat herstellen van de originele blauwe kleur in 2.7 s. Dit apparaat wordt gekenmerkt door haar snelste elektrische reactie en laagste bedrijfsspanning tussen de eerder gemeld cholesteric LC-apparaat. Dit apparaat kan de weg effenen voor de ontwikkeling van de volgende generatie reflecterende schermen met lage energie verbruik.

Foto's, doorlating spectra en tijd afhankelijk doorlating wijzigen profielen op 510 nm worden verzameld voor de LC-apparaat met FcD-gedoopt (3.1 mol %) cholesteric LC in aanwezigheid van de Emieten-OTf (3.0 mol %) tijdens de toepassing cycli van de spanning tussen 0 en + 1.5 V bij 37 ° C.
Het mengsel van de LC met FcD (3....

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

Een protocol voor de fabricage van een cholesteric vloeibaar kristallijne ontspiegelende apparaat met een redox-responsieve chirale dopering waardoor snel en laag-voltage werking wordt gepresenteerd.

Een elektrochemische Cholesteric vloeibaar kristallijne apparaat voor snelle en Low-Voltage kleur modulatie

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

Cholesteric vloeibare kristallen staan bekend om heldere reactie kleuren hebben, en de snelle kleur modulatie is belangrijk voor de ontwikkeling van de volgende generatie van reflecterende displays. Onze methode maakt de snelste kleurmodulatie mogelijk met de laagste werkingsspanning ooit gemeld voor cholesteric vloeibare kristallen. De sleutel is FcD.Een chirale dopant met redox responsieve spiraalvormige draaikracht. Het aantonen van de procedure zal Shoichi Tokunaga, een postdoc, en Mengyan Zeng, een afgestudeerde student van ons laboratorium. Om te beginnen met de voorbereiding van de cholesteric vloeibare kristal mengsel, plaats 84,6 milligram 5OCB en 5.922 milligram FcD in een 10 milliliter glas flacon.Los in een aparte flacon 12,9 milligram EMIm-OTf op in 10 milliliter dichloormethaan. Breng 2,1 milliliter van de EMIm-OTf-oplossing over op het vloeibare kristalmengsel en meng de componenten goed door de flacon zachtjes te schudden. Bedek vervolgens de flacon met aluminiumfolie en sla met een naald meerdere gaten in de folie.Verwarm de oplossing op 80 graden Celsius gedurende een uur om het grootste deel van de DCM te verdampen. Zet de flacon onder vacuüm, en blijven verwarmen voor nog een uur om de resterende DCM te verwijderen om een duidelijke, oranje vloeibare kristal mengsel te verkrijgen. Vervolgens, om te beginnen met de voorbereiding van de ITO glas, snijd een 10 bij 10 millimeter stuk glas patroon met ITO in de gewenste vorm, en een 10 bij 12 millimeter stuk standaard ITO glas.Plaats beide stukken ITO-glas in de verdunde oppervlakteactieve stoffen zonder ze te laten aanraken. Combineer 60 milliliter van een alkalische oppervlakteactieve oplossing, en 240 milliliter ultra zuiver water in een 500 milliliter glas container. Sonicate de platen in verdunde alkalische oppervlakteactieve voor 30 minuten.Decanteer vervolgens de oppervlakteactieve stoffen en spoel de platen af met 200 milliliter porties ultrazuiver water. Voer deze spoelprocedure drie keer in totaal uit. Vul de container met 300 milliliter ultra zuiver water.Soniceer de platen gedurende 20 minuten. En het water decanteren. Was de platen op deze manier drie keer in totaal in ultra zuiver water.Tot slot, droog de schone platen met een stroom van stikstof gas en bewaar ze in schone, wegwerp petrischaaltjes. Bewaar de gerechten in een schone desiccator. Om te beginnen met de voorbereiding van de cel, sonicate een 0,7 procent door te wegen dispersie van PEDOT in nitromethaan gedurende 60 minuten om ervoor te zorgen dat het polymeer goed is verspreid.Bevestig vervolgens het schone standaard ITO-glas op een spincoater en verwijder stof van het ITO-gecoate oppervlak met een stikstofkwasptool. Breng voorzichtig 50 microliter vers gesoniceerde PEDOT-dispersie aan op het ITO-oppervlak en draai de plaat gedurende 60 seconden op 1000 RPM. Laat de gecoate plaat daarna een uur in de omgevingslucht zitten.Bevestig vervolgens de patroon ITO-plaat in een wrijvende machine uitgerust met een rayondoek. Wrijf het ITO-patroonoppervlak grondig onder een stroom stikstofgas. Meng vervolgens in een stofvrije ruimte een druppel optische lijm met een even grote hoeveelheid van 5 micrometer borosilicaat glazen kralen.Leg de PEDOT gecoate plaat met het gezicht omhoog op de werkruimte. Breng ongeveer 0,2 kubieke millimeter van het lijmmengsel aan op elke hoek van één smalle kant van de plaat. Breng nog twee porties lijm acht millimeter afstand van die kant aan om een rechthoek van acht bij 10 millimeter op de plaat te vormen.Plaats de patroon ITO plaat naar beneden op de lijm met een rand uitgelijnd met de druppels halverwege langs de PEDOT gecoate plaat, zodat de platen worden gecompenseerd door ongeveer twee millimeter. Druk voorzichtig de hoeken van de cel om een uniforme kloof tussen de platen te bereiken, zoals aangegeven door het verdwijnen van het franjepatroon in de cel. Eradiate de cel met 365 nanometer UV-licht gedurende 20 seconden om de lijm in te stellen.Verwarm de cel op een hete plaat op 100 graden Celsius gedurende drie uur om de lijm te genezen. Tot slot, verbinden geleide draden uitgerust met aligator clips op de blootgestelde ITO oppervlak op elke plaat door ultrasone sautering. Gebruik isolerende tape om de draden van de glascel vast te stellen aan een microscoop schuif voor een gemakkelijkere behandeling later.Verwarm het ITO-glas, een kleine spatel en het cholesterische vloeibare kristalmengsel op 80 graden celsius gedurende 10 tot 15 minuten. Breng vervolgens snel een kleine hoeveelheid van het hete cholesteric vloeibare kristalmengsel over naar de kloof tussen de platen met de verwarmde spatel. De cel zal vullen door capillaire actie in ongeveer 60 seconden.Zodra de cel vol is, verlaag de stadiumtemperatuur tot 37 graden celsius en wacht tot de cel te stabiliseren op die temperatuur. Breng pure kracht aan door voorzichtig op het midden van het vloeibare kristalapparaat te drukken om de helder gereflecteerde kleur te zien. Plaats het apparaat vervolgens bovenop het hete stadium onder een digitale optische microscoop met de patroonzijde van het apparaat dat naar de lens wordt gericht.Sluit de gecosaseerde en PEDOT gecoate platen aan op respectievelijk de positieve en negatieve terminals van een poteniostat. Configureer de poteniostat om af te wisselen tussen het toepassen van 1,5 volt gedurende vier seconden en 0 volt gedurende acht seconden. Observeer en neem de kleurverandering van het vloeibare kristalapparaat op met de digitale microscoop tijdens het fietsen van de spanning.Stel vervolgens een UV-visspectrometer in om de doorgifte van 800 tot 300 nanometer te scannen. Zet een kleine aansluiting in het monstercompartiment om het hete podium vast te houden. Plaats het vloeibare kristalapparaat op een hete plaat om warm te blijven en een achtergrondmeting van de lege hete stadium te verkrijgen.Laad het apparaat vervolgens terug in de hete fase en plaats het in de spectrometer met de gedessineerde zijde naar de balk. Gebruik een donkere doek om gaten tussen de deur van de monsterkamer en de draden te bedekken. Wacht een paar minuten tot het apparaat stabiel is op 37 graden Celsius.Pas indien nodig de positie van de hete fase aan om de doorgifte te maximaliseren. Vervolgens, het verwerven van een eerste spectrum van overdracht via het apparaat. Breng daarna gedurende vier seconden een 1,5 volt aan op het apparaat en verwerf onmiddellijk een transmissiespectrum.Wanneer de meting is voltooid, breng u gedurende acht seconden 0 volt aan op het apparaat en verwerft u een ander spectrum. Tot slot, record procent transmissie op 510 nanometer na verloop van tijd tijdens het fietsen van de spanning tussen 1,5 volt gedurende vier seconden en 0 volt gedurende acht seconden vijf keer. De cholesteric vloeibare kristal gedrogeerd met een chirale ferroceen binaphtol complex, verscheen helder blauw en had een reflectie band gecentreerd op 467 nanometer.Door 1,5 volt toe te passen op een ITO-elektrode in contact met de vloeibare kristaloplossing, verlegde de reflectantieband naar het midden op 485 nanometer. De geoxideerde cholesteric vloeibare kristal verscheen helder cyaan te groen tegen de ongeoxideerde blauwe omgeving. De reflectantieband verschoof terug naar 467 nanometer bij het aanbrengen van 0 volt op de elektrode met een overeenkomstig herstel van de blauwe reflectiekleur.De overdracht daalde bescheiden met herhaalde cycli wegens stijgende richtlijnische wanorde, maar dit werd hersteld door een pure kracht op het apparaat toe te passen. De kleurverandering van blauw naar cyaan vond plaats in 0,4 seconden, en de terugkeer verandering duurde 2,7 seconden. Afwisselend het toepassen van 1,5 volt gedurende 0,5 seconden, en 0 volt gedurende vijf seconden resulteerde in een knipperende elektrode.Let bij het starten van de procedure bij het samenstellen van de cel. De kwaliteit van de cel bepaalt de kwaliteit van het weergavebeeld van het apparaat. U het juiste spanningsbereik voor het bedienen van het apparaat identificeren met cyclische voltammetrie.Röntgenfoto's voor de elektronenspectroscopie kunnen bevestigen dat het ontstaan van het geoxideerde deel in het vloeibare kristallijne materiaal. Door de chemische structuur van de redox responsieve chirol dopant en andere componenten nauwkeurig af te stemmen, kunnen we nieuwe soorten reflecterende displays ontwikkelen, zoals full color e-paper. Verder onderzoek van het mechanisme van onze chirol dopant, kan verdiepen van de fundamentele wetenschap van cholesteric vloeibare kristallen waar het moleculaire mechanisme van chirol inductie is nog onduidelijk.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Dynamische elektrochemische meting van chloride-ionen

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

Synthese programmeerbare hoofdketen Vloeibaar-kristallijne Elastomers Met een tweetraps thiol-acrylaat Reaction

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

Elektrochemische impedantie spectroscopie als een instrument voor elektrochemische Rate Constant schatting

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

Ftaalzuur Ester-Binding DNA Aptamer selectie, karakterisering en toepassing aan een elektrochemische 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

Synthese and Characterizations van de prestaties van overgangsmetalen enkel atoom katalysator voor elektrochemische CO2 reductie

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

Microfluidic voorbereiding van vloeibaar kristallijne elastomeer actuatoren

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

Bereiding van met grafeen ondersteunde Microwell vloeistof cellen voor in-situ transmissie elektronenmicroscopie

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

Hoog contrast en snelle Photorheologische omschakeling van een twist-Bend Nematic Liquid Crystal

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

Asymmetrische thermoelektrochemische cel voor het oogsten van laagwaardige warmte onder Isothermale Operatie

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 als een toepassing om spectrale gegevens te vergroten via Franck-Condon Lineshape-analyse en kleuranalyse

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