Name: an electrochemical cholesteric liquid crystalline device for quick and low-voltage color modulation
Uploaded: 2019-02-27T14:30:00
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Nous remercions Dr Keisuke Tajima de RIKEN centre Emergent Matter Science des discussions utiles. Une partie de ce travail a été réalisée à la plate-forme de la nanotechnologie caractérisation avancée de l’Université de Tokyo, soutenu par le ministère de l’éducation, Culture, Sports, Science et technologie (MEXT), Japon. Ce travail a été soutenu financièrement par une subvention de la JSPS pour la recherche scientifique (S) (18H 05260) sur « Matériaux fonctionnels innovants fondée sur la Science moléculaire interfaciale multi-échelle » pour T.A. Y.I. est reconnaissant pour une subvention de la JSPS pour défier Recherche exploratoire (16K 14062). S.T. Merci la JSPS Young Scientist Fellowship.

1. préparation de la bouillie de LC cholestérique
<ol><li>Ajouter 84,6 de 5OCB et 5,922 mg de FcD19 (3,1 % de mol de 5OCB) dans un flacon de verre propre de 10 mL.</li>
	<li>Ajouter 12,9 mg de EMIm-OTf et 10 mL de dichlorométhane (CH2Cl2) dans un nouveau flacon de verre propre de 10 mL et bien mélanger. Transférer 2,1 mL de la solution de l’EMIm-la FTO dans les 5OCB - et FcD-contenant des fiole...

<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>

À la demande de + 1,5 V vers le haut électrode ITO (Figure 1C), FcD subit une réaction d’oxydation pour générer des FcD+. Comme la puissance de torsion hélicoïdale de FcD+ (101 µm-1, Figure 1B)...

Les cristaux liquides cholestériques (LCs) sont connus pour exposer les couleurs de réflexion lumineuse en raison de leurs arrangements moléculaires hélicoïdale interne1,2,3,4. La réflexion de longueur d’onde λ est déterminée par la hauteur hélicoïdale P et la moyenne réfraction indice n du code du travail (λ = nP). Ces LCs peut être généré par dopage chiral composés (chirales dopants) à nématique LCs et sa hauteur hélicoïdale est définie par l’équation P = 1/βMC, où βM correspond à la puissance de torsion hélicoïdale (HTP) et C est la molaire fraction de la dopant chiraux. Basé sur cette notion, divers dopants chiraux qui peut répondre à une variété de stimuli tels que lumière5,6,7,8,9de la chaleur, champ magnétique10et gaz11 a été développé. Ces propriétés sont potentiellement utiles pour diverses applications telles que les capteurs lasers et12 13,14,15 entre autres16,17,18 .
Récemment, nous avons développé le premier dopant chiraux favorisant l’oxydoréduction FcD (Figure 1A)19 qui pouvez modifier sa valeur d’HTP en réponse aux réactions d’oxydo-réduction. FC D est composé d’une unité de ferrocène, qui peut subir réversible redox réactions20,21,22et un binaphtyle, qui est connu pour la pièce haute HTP valeur23. Le LC cholestérique dopé au FcD, en présence d’un électrolyte, peut changer sa couleur de réflexion au sein de 0,4 s et récupérer ses originaux couleur 2.7 s à la demande de la tension de + 1,5 et 0 V, respectivement. La vitesse de réponse haute et basse tension observée pour le périphérique est sans précédent entre n’importe quel autre appareil LC cholestérique jusqu’ici signalé.
Une des applications importantes de la LCs cholestérique est écrans réfléchissants, dont le taux de consommation énergétique est beaucoup plus faible que les écrans classiques de LC. À cette fin, LCs cholestérique devrait changer sa couleur de réflexion avec des stimuli électriques. Cependant, la plupart des méthodologies précédentes utilise une électrique de couplage entre les stimuli électriques appliquées et les molécules de LC hôte, nécessitant une haute tension plus de 40 V24,25,26,27 ,,28. Pour l’utilisation de la dopant électriquement réactif chiral, il y a seulement quelques exemples29,30 dont nos précédents travaux31, qui requiert également la haute tension avec une vitesse de réponse faible. Compte tenu de ces œuvres précédentes, la performance de notre FcD-dopé périphérique de LC cholestérique, surtout pour la rapidité de modulation de couleur rapide (0,4 s) et basse tension d’alimentation (1,5 V), est une réalisation novatrice qui peut grandement contribuer au développement d’écrans réfléchissants de prochaine génération. Dans ce protocole détaillé, nous démontrons les procédés de fabrication et les modalités de fonctionnement du prototype cholestériques LC de périphériques d’affichage.

<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

Nous démontrons un procédé de fabrication d’un dispositif d’affichage réflectif prototype contenant des cristaux liquides cholestériques (LC) comme une composante active. Le LC cholestérique regroupe un nématique LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), dopant chiraux favorisant l’oxydo-réduction (FcD) et un prise en charge électrolyte 1-éthyl-3-méthylimidazolium trifluorométhanesulfonate (EMIm-OTf). La composante la plus importante est FcD. Cette molécule modifie sa valeur de puissance (HTP) torsion hélicoïdale en réponse aux réactions d’oxydo-réduction. Par conséquent, réactions redox électrochimiques in situ dans le mélange de LC permettent l’appareil changer sa couleur de réflexion en réponse à des stimuli électriques. Le mélange de LC a été introduit, par une action capillaire, dans une cellule verre de ITO type sandwich composée de deux lames de verre avec électrodes de motifs d’indium de d’oxyde d’étain (ITO), dont un a été recouvert de poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (éthylène glycol) dopé au perchlorate (PEDOT+). À la demande de + 1,5 V, la couleur de réflexion de l’appareil changé du bleu (467 nm) au vert (485 nm) à 0,4 s. ultérieure demande de 0 V fait l’appareil récupérer la couleur d’origine bleue 2.7 s. Cet appareil est caractérisé par sa réponse électrique la plus rapide et plus basse tension parmi tout signalé auparavant cholestérique appareil LC. Ce dispositif pourrait ouvrir la voie pour le développement de la prochaine affiche réfléchissant de génération avec les taux de consommation d’énergie faible.

Photographies, les spectres de transmittance et facteur de transmission dépendant de temps changent des profils à 510 nm sont collectées pour le dispositif de LC contenant cfD-dopé (3,1 mol%) LC cholestérique en présence de l’EMIm-OTf (3,0 mol %) pendant les cycles d’application de tension comprise entre 0 et + 1,5 V à 37 ° C.
Le mélange de LC Fc...

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

Un protocole de fabrication d’un dispositif affichage cristallin liquide cholestérique réflectif contenant un dopant chiraux favorisant l’oxydo-réduction, permettant un fonctionnement rapide et basse tension est présenté.

Un dispositif de cristallin Liquid cholestérique électrochimique pour la Modulation de la couleur rapide et à basse tension

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

Cristaux liquides cholesteric sont connus pour avoir des couleurs de réaction vives, et la modulation rapide des couleurs est important pour le développement de la prochaine génération d’écrans réfléchissants. Notre méthode permet la modulation de couleur la plus rapide avec la tension de fonctionnement la plus basse jamais signalée pour les cristaux liquides cholesteric. La clé est fcd.Un dopant chiral avec la puissance de torsion helical sensible de redox. Shoichi Tokunaga, postdoc, et Mengyan Zeng, un étudiant diplômé de notre laboratoire, démontreront la procédure. Pour commencer à préparer le mélange de cristaux liquides cholesteric, placez 84,6 milligrammes de 5OCB et 5,922 milligrammes de FcD dans un flacon de verre de 10 millilitres.Dans un flacon séparé, dissoudre 12,9 milligrammes d’EMIm-OTf en 10 millilitres de dichloromethane. Transférer 2,1 millilitres de la solution EMIm-OTf au mélange de cristaux liquides et bien mélanger les composants en secouant doucement le flacon. Ensuite, recouvrez le flacon de papier d’aluminium et perforez plusieurs trous dans le papier d’aluminium à l’aide d’une aiguille.Chauffer la solution à 80 degrés Celsius pendant une heure pour évaporer la majeure partie du DCM. Mettez le flacon sous vide, et continuez à le chauffer pendant une autre heure pour enlever le DCM restant pour obtenir un mélange clair et orange de cristal liquide. Ensuite, pour commencer à préparer le verre ITO, couper un morceau de verre de 10 x 10 millimètres à motifs avec ITO dans la forme désirée, et un morceau de verre ITO standard de 10 x 12 millimètres.Placez les deux morceaux de verre ITO dans le surfactant dilué sans les laisser toucher. Dans un récipient en verre de 500 millilitres, mélanger 60 millilitres d’une solution de surfactant alcalin et 240 millilitres d’eau ultra pure. Sonicate les plaques dans le surfactant alcalin dilué pendant 30 minutes.Puis, décanter le surfactant, et rincer les assiettes avec des portions de 200 millilitres d’eau ultra pure. Effectuez cette procédure de rinçage trois fois au total. Remplissez le récipient de 300 millilitres d’eau ultra pure.Sonicate les plaques pendant 20 minutes. Et décanter l’eau. Lavez les assiettes dans de l’eau ultra pure de cette façon trois fois au total.Enfin, séchez les assiettes propres avec un jet de gaz azoté et rangez-les dans des boîtes de Pétri propres et jetables. Gardez la vaisselle dans un dessiccateur propre. Pour commencer à préparer la cellule, sonicate un 0,7 pour cent en pesant la dispersion de PEDOT dans le nitrométhane pendant 60 minutes pour s’assurer que le polymère est bien dispersé.Ensuite, fixez le verre ITO standard propre sur un revêtement de spin, et retirez la poussière de la surface enduite d’ITO à l’aide d’un pistolet à explosion d’azote. Appliquez soigneusement 50 microlitres de dispersion PEDOT fraîchement sonique sur la surface ITO et faites tourner la plaque à 1000 RPM pendant 60 secondes. Laissez reposer la plaque enduite dans l’air ambiant pendant une heure par la suite.Ensuite, fixez la plaque ITO à motifs dans une machine à frotter équipée d’un tissu de rayonne. Frottez soigneusement la surface à motifs ITO sous un flux de gaz azoté. Puis, dans une zone exempte de poussière, mélanger une goutte d’adhésif optique avec une quantité de taille similaire de 5 micromètres de perles de verre borosilicate.Mentez la plaque enduite PEDOT face vers le haut sur l’espace de travail. Appliquer environ 0,2 millimètre cube du mélange adhésif à chaque coin d’un côté étroit de la plaque. Appliquez deux autres portions d’adhésif à huit millimètres de ce côté pour former un rectangle de huit par 10 millimètres sur la plaque.Placez la plaque ITO à motifs face vers le bas sur l’adhésif avec un bord aligné avec les gouttes à partie le long de la plaque enduite PEDOT de sorte que les plaques sont compensées par environ deux millimètres. Appuyez doucement sur les coins de la cellule pour atteindre un écart uniforme entre les plaques comme l’indique la disparition du motif de frange dans la cellule. Eradiate la cellule avec 365 nanomètres de lumière UV pendant 20 secondes pour régler l’adhésif.Chauffer la cellule sur une plaque chauffante à 100 degrés Celsius pendant trois heures pour finir de guérir l’adhésif. Enfin, connectez les fils conducteurs munis de pinces aligator à la surface ITO exposée sur chaque plaque par sautering ultrasonique. Utilisez du ruban isolant pour fixer les fils de la cellule de verre à une lame de microscope pour faciliter la manipulation plus tard.Chauffer le verre ITO, une petite spatule et le mélange de cristaux liquides cholesteric à 80 degrés Celsius pendant 10 à 15 minutes. Ensuite, transférez rapidement une petite quantité du mélange chaud de cristaux liquides cholesteric à l’écart entre les plaques avec la spatule chauffée. La cellule se remplira par action capillaire en environ 60 secondes.Une fois la cellule pleine, réduisez la température du stade à 37 degrés Celsius et attendez que la cellule se stabilise à cette température. Appliquez une force simple en appuyant doucement sur le centre du dispositif de cristal liquide pour voir la couleur réfléchie lumineuse. Ensuite, placez l’appareil sur le dessus de la scène chaude sous un microscope optique numérique avec le côté modelé de l’appareil face à la lentille.Connectez les plaques à motifs et pedot enduites aux terminaux positifs et négatifs d’un poteniostat respectivement. Configurer le poteniostat pour alterner entre l’application de 1,5 volts pendant quatre secondes, et 0 volts pendant huit secondes. Observez et enregistrez le changement de couleur de l’appareil à cristaux liquides avec le microscope numérique tout en faisant le tour de la tension.Ensuite, installez un spectrophotomètre UV-vis pour scanner la transmission de 800 à 300 nanomètres. Mettez une petite prise dans le compartiment de l’échantillon pour tenir la scène chaude. Placez le dispositif de cristal liquide sur une plaque chaude pour garder au chaud et acquérir une mesure de fond de l’étape chaude vide.Ensuite, chargez l’appareil de nouveau dans le stade chaud et placez-le dans le spectromètre avec le côté à motifs face au faisceau. Utilisez un chiffon foncé pour couvrir les lacunes entre la porte de chambre échantillon et les fils. Attendez quelques minutes pour que l’appareil se stabilise à 37 degrés Celsius.Si nécessaire, ajustez la position de l’étape chaude pour maximiser la transmission. Ensuite, acquérir un spectre initial de transmission à travers l’appareil. Après cela, appliquez un 1,5 volts sur l’appareil pendant quatre secondes et obtenez immédiatement un spectre de transmission.Lorsque la mesure se termine, appliquer 0 volts sur l’appareil pendant huit secondes et acquérir un autre spectre. Enfin, une transmission record de 510 nanomètres au fil du temps tout en faisant du vélo la tension entre 1,5 volts pendant quatre secondes et 0 volts pendant huit secondes cinq fois. Le cristal liquide cholesteric dopé avec un complexe chiral de binaphtol de ferrocène, est apparu bleu vif et a eu une bande de réflexion centrée à 467 nanomètres.L’application de 1,5 volts à une électrode ITO en contact avec la solution de cristal liquide, déplacé la bande de réflectance au centre sur 485 nanomètres. Le cristal liquide cholesteric oxydé est apparu cyan lumineux au vert contre l’environnement bleu non oxydé. La bande de réflectance est revenue à 467 nanomètres lors de l’application de 0 volts à l’électrode avec une récupération correspondante de la couleur de réflexion bleue.La transmission a diminué modestement avec des cycles répétés en raison du désordre orientationnel croissant, mais ceci a été réparé en appliquant une force simple à l’appareil. Le changement de couleur du bleu au cyan s’est produit en 0,4 seconde, et le changement de retour a pris 2,7 secondes. En appliquant alternativement 1,5 volts pendant 0,5 seconde, et 0 volts pendant cinq secondes a entraîné une électrode clignotante.Lorsque vous essayez la procédure, s’il vous plaît prendre soin lors de l’assemblage de la cellule. La qualité de la cellule détermine la qualité de l’image d’affichage de l’appareil. Vous pouvez identifier la plage de tension appropriée pour l’utilisation de l’appareil à l’aide de voltammetry cyclique.La radiographie de la spectroscopie électronique peut confirmer l’émergence de la partie oxydée du matériau cristallin liquide. En accordant avec précision la structure chimique du dopant de chirol sensible redox et d’autres composants, nous pouvons développer de nouveaux types d’affichages réfléchissants, tels que le papier électronique pleine couleur. Une étude plus approfondie du mécanisme de notre dopant de chirol, peut approfondir la science fondamentale des cristaux liquides cholesteric où le mécanisme moléculaire de l’induction de chirol est encore peu clair.

Research

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