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

אנו מודים ד ר טאג'ימה Keisuke ממרכז RIKEN על המדע עניין מתהווים לדיונים יקרי ערך. חלק של עבודה זו נערך מתקדם אפיון ננוטכנולוגיה מצע באוניברסיטת טוקיו, נתמך על ידי משרד החינוך, תרבות, ספורט, מדע, טכנולוגיה (MEXT), יפן. עבודה זו מבחינה כלכלית נתמך על ידי מענק הסיוע JSPS עבור מדעי למחקר (S) (18H 05260) על "חומרים חדשניים תפקודי מבוסס על מדע מולקולרית פנים סולם רב" Y.I. עוזר ההוראה היא אסירת תודה על מענק הסיוע JSPS עבור אתגר מחקר גישוש (16K 14062). עליה תודה לאחווה מדען צעיר JSPS.

1. הכנת התערובת LC cholesteric
<ol><li>להוסיף 84.6 מ"ג של 5OCB ו 5.922 מ"ג של FcD19 (3.1% מול כדי 5OCB) לתוך בקבוקון זכוכית נקי 10 מ"ל.</li>
	<li>להוסיף 12.9 מ ג של EMIm-OTf ו- 10 מ"ל של דיכלורומתאן (CH2Cl2) לתוך בקבוקון זכוכית חדש נקי 10 מ"ל ומערבבים היטב. העברה מ ל 2.1 של הפתרון EMIm-OTf לתוך 5OCB - <e...

<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>

על היישום של +1.5 V לפסגה איטו אלקטרודה (איור 1C), FcD עובר חמצון תגובה ליצירת FcD+. כמו הכוח ומפותלים הסליל של FcD+ (101 מיקרומטר-1, איור 1</st...

גביש נוזלי cholesteric (ארגון LCs) ידועים להפגין צבעים בהירים השתקפות עקב שלהם פנימי לוליינית הסדרים מולקולרית1,2,3,4. השתקפות גל λ נקבעת על-ידי הזריקה לוליינית P לבין הממוצע השבירה n של LC אינדקס (λ = nP). השנתיים כזה יכול להיווצר על ידי סימום כיראלי תרכובות (כיראלי dopants) nematic השנתיים וגובה הסליל שלו מוגדרת על-ידי המשוואה P = 1/βMC, איפה βM כוח פיתול לוליינית (HTP) ו- C הוא השן הטוחנת שבריר dopant כיראלי. מבוסס על הרעיון הזה, dopants כיראלי שונים שיכול להגיב למגוון גירויים כגון אור5,6,7,8, חום9, שדה מגנטי10וגז11 פותחה. מאפיינים כאלה יכולות להיות שימושיות ליישומים שונים כגון חיישנים12 ו לייזרים13,14,15 בין היתר16,17,18 .
לאחרונה, פיתחנו את הראשון dopant כיראלי חמצון-חיזור מגיביםD (איור 1א') Fc19 שיכולים לשנות את הערך HTP שלו בתגובה תגובות חמצון-חיזור. Fc D מורכבת יחידת ferrocene, אשר יכול לעבור חמצון-חיזור הפיך תגובות20,21,22, יחידת binaphthyl, אשר ידוע שהפגינו HTP גבוהה ערך23. LC cholesteric מסטול עם מועדון הכדורגלD, בנוכחות אלקטרוליט התומכים, באפשרותך לשנות את צבעו השתקפות בתוך 0.4 s וצבע לשחזר המקורית ב- 2.7 s על יישום מתח של +1.5 ו- 0 V, בהתאמה. מתח הפעלה נמוך ומהירות תגובה גבוהה נצפתה עבור ההתקן חסר תקדים בין כל מכשיר LC cholesteric אחר עד כה דווח.
אחד היישומים החשובים של השנתיים cholesteric הוא מציג רפלקטיביים, שקצב צריכת האנרגיה הוא הרבה יותר התצוגות LC קונבנציונאלי נמוך. למטרה זו, ארגון LCs cholesteric ומשנה את צבעו השתקפות עם גירויים חשמליים. עם זאת, רוב למתודולוגיות הקודם לנצל של חשמל צימוד בין הגירויים חשמל יישומית שהמולקולות LC המארח, הדורש מתח גבוה מעל 40 V24,25,26,27 ,28. עבור שימוש dopant כיראלי תגובה חשמלית, ישנם רק כמה דוגמאות29,30 כולל שלנו הקודם עבודה31, אשר גם דורש מתח גבוה עם מהירות התגובה נמוכה. בהתחשב יצירות קודמות אלה, הביצועים של שלנו FcD-LC התקן cholesteric מסומם, במיוחד עבור המהירות אפנון צבע מהיר (0.4 s) מתח נמוך ההפעלה (1.5 V), הוא הישג פורץ יכול במידה רבה לתרום לפיתוח הדור הבא מציג רעיוני. ב פרוטוקול מפורט זה, נדגים את תהליכי ייצור ונוהלי הפעלה של התקני תצוגה LC cholesteric האב-טיפוס.

<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

נדגים שיטה בדיית התקן תצוגה רעיוני אב טיפוס המכיל גביש נוזלי cholesteric (LC) כמו מרכיב פעיל. LC cholesteric מורכב nematic LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB) dopant כיראלי מגיב חמצון-חיזור (FcD), תמיכה אלקטרוליט 1-אתיל-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). המרכיב החשוב ביותר הוא מועדון הכדורגלD. מולקולה זו משתנה ערכו כוח (HTP) ומפותלים לוליינית בתגובה תגובות חמצון-חיזור. לכן, תגובות חמצון-חיזור אלקטרוכימי באתרו בתערובת LC לאפשר עבור התקן כדי לשנות את צבעו השתקפות בתגובה לגירויים חשמל. התערובת LC הוכנס, על ידי נימיות, כריך מסוג איטו זכוכית תא הכוללת שתי שקופיות זכוכית עם אלקטרודות תחמוצת בדיל (ITO) בדוגמת אינדיום, אחד מהם היה מצופה poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-פולי (אתילן גליקול) מסטול עם פרכלורט (PEDOT+). על היישום של +1.5 V, השתקפות הצבע של ההתקן משתנה מכחול (467 ננומטר) ירוק (485 ננומטר) ב 0.4 ס' עוקבים היישום של 0 V עשה את המכשיר לשחזר את הצבע הכחול המקורי ב- 2.7 s. התקן זה מאופיין על-ידי התגובה החשמלית המהירה שלה, מתח ההפעלה הנמוך ביותר בין כל דיווח בעבר מכשיר LC cholesteric. מכשיר זה יכול לסלול את הדרך לפיתוח של הדור הבא רפלקטיביים מציג עם שיעורי צריכת אנרגיה נמוכה.

תמונות להדמיה ספקטרה, אנו תלויים זמן לשנות פרופילים-510 ננומטר נאספים עבור ההתקן LC המכיל FcD-מסומם (3.1 מול %) LC cholesteric בנוכחות EMIm-OTf (מול 3.0%) במהלך מחזורי היישום מתח בין 0 ל- +1.5 V ב- 37 מעלות צלזיוס.
התערובת LC המכיל <strong...

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

פרוטוקול עבור הזיוף של נוזל cholesteric רעיוני מגובש להציג מכשיר המכיל מוצגים dopant כיראלי מגיב חמצון-חיזור המאפשר תפעול מהיר מתח נמוך.

אלקטרוכימי Cholesteric נוזל גבישי התקן עבור אפנון מהירה וצבע מתח נמוך

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

גבישים נוזליים Cholesteric ידועים יש צבעי תגובה בהירים, ואת אפנון צבע מהיר חשוב להתפתחות הדור הבא של צגים רפלקטיביים. השיטה שלנו מאפשרת אפנון הצבעים המהיר ביותר עם מתח הפעולה הנמוך ביותר שדווח אי פעם עבור גבישים נוזליים כולסטריים. המפתח הוא FCD.דופנט כיראלי עם כוח פיתול ססולי מגיב. הדגמת ההליך תהיה שויצ'י טוקונגה, פוסט-דוק, ומנגיאן זנג, סטודנטית לתואר שני מהמעבדה שלנו. כדי להתחיל להכין את תערובת גביש נוזלי cholesteric, במקום 84.6 מיליגרם של 5OCB ו 5.922 מיליגרם של FcD בבקבוקון זכוכית 10 מיליליטר.בבקבוקון נפרד, ממיסים 12.9 מיליגרם של EMIm-OTf ב-10 מיליליטר של דיכלורומטן. מעבירים 2.1 מיליליטר של תווי EMIm-OTf לתערובת הגביש הנוזלי, ומערבבים היטב את הרכיבים על ידי טלטול עדין של הבקבוקון. לאחר מכן, לכסות את הבקבוקון עם רדיד אלומיניום, ולחבוט כמה חורים בנייר כסף עם מחט.מחממים את הפתרון ב 80 מעלות צלזיוס במשך שעה אחת כדי להתאדות את רוב DCM. שים את הבקבוקון תחת ואקום, ולהמשיך לחמם אותו במשך שעה נוספת כדי להסיר את DCM הנותרים כדי לקבל ברור, תערובת גביש נוזלי כתום. לאחר מכן, כדי להתחיל להכין את זכוכית ITO, לחתוך 10 על 10 מילימטר חתיכת זכוכית בדוגמת ITO בצורה הרצויה, ו 10 על 12 מילימטר חתיכת זכוכית ITO סטנדרטית.מניחים את שתי חתיכות זכוכית ITO ב- surfactant מדולל מבלי לתת להם לגעת. שלבו 60 מיליליטר של תכולה אלקליין פעילי שטח, ו-240 מיליליטר של מים טהורים במיוחד במיכל זכוכית של 500 מיליליטר. Sonicate את הלוחות בדילול אלקליין פעילי שטח במשך 30 דקות.לאחר מכן, decant פעילי שטח, ולשטוף את הצלחות עם 200 חלקים מיליליטר של מים טהורים במיוחד. בצע הליך שטיפה זה שלוש פעמים בסך הכל. מלאו את המיכל ב-300 מיליליטר של מים טהורים במיוחד.Sonicate את הצלחות במשך 20 דקות. ולפענח את המים. לשטוף את הצלחות במים טהורים במיוחד בדרך זו שלוש פעמים בסך הכל.לבסוף, לייבש את הצלחות נקי עם זרם של גז חנקן ולאחסן אותם נקי, מנות פטרי חד פעמיות. שמור את הכלים ב desiccator נקי. כדי להתחיל להכין את התא, sonicate 0.7 אחוז על ידי פיזור לשקול של PEDOT ב nitromethane במשך 60 דקות כדי להבטיח כי הפולימר מפוזר היטב.לאחר מכן, לתקן את זכוכית ITO סטנדרטית נקייה על מעיל ספין, ולהסיר אבק מפני השטח מצופה ITO עם אקדח מכה חנקן. יש למרוח בזהירות 50 מיקרוליטרים של פיזור PEDOT רענן על פני השטח של ITO ולסובב את הצלחת ב-1000 סל"ד למשך 60 שניות. תן לצלחת הצפויה לשבת באוויר הסביבה במשך שעה לאחר מכן.לאחר מכן, לתקן את לוחית ITO בדוגמת במכונת שפשוף מצויד בד קרן. לשפשף ביסודיות את פני השטח בדוגמת ITO תחת זרם של גז חנקן. לאחר מכן, באזור ללא אבק, מערבבים טיפה של דבק אופטי עם כמות בגודל דומה של 5 חמוזי זכוכית borosilicate מיקרומטר.הנח את הלוח מצופה PEDOT עם הפנים כלפי מעלה על חלל העבודה. החל על 0.2 מילימטרים מעוקבים של תערובת דבק על כל פינה של צד צר אחד של הצלחת. החל שתי מנות נוספות של דבק שמונה מילימטרים מהצד הזה כדי ליצור מלבן שמונה על 10 מילימטר על הצלחת.מניחים את צלחת ITO בדוגמת עם הפנים כלפי מטה על דבק עם קצה אחד מיושר עם טיפות חלק לאורך צלחת מצופה PEDOT, כך הצלחות לקזז על ידי כשני מילימטרים. לחץ בעדינות לאורך פינות התא כדי להשיג רווח אחיד בין הלוחות כפי שצוין על ידי היעלמות דפוס השוליים בתא. לאבך את התא עם 365 ננומטר אור UV במשך 20 שניות כדי להגדיר את דבק.מחממים את התא על צלחת חמה ב 100 מעלות צלזיוס במשך שלוש שעות כדי לסיים לרפא את דבק. לבסוף, לחבר חוטי ניצוח מצויד קליפים aligator למשטח ITO חשוף על כל צלחת על ידי sautering קולי. השתמש בקלטת בידוד כדי לתקן את החוטים של תא הזכוכית לשקופית מיקרוסקופ לטיפול קל יותר מאוחר יותר.מחממים את ITO, מרית קטנה, ואת תערובת גביש נוזלי cholesteric ב 80 מעלות צלזיוס במשך 10 עד 15 דקות. לאחר מכן, להעביר במהירות כמות קטנה של תערובת גביש נוזלי cholesteric חם לפער בין הצלחות עם מרית מחוממת. התא יתמלא בפעולה נימית בעוד כ-60 שניות.לאחר התא מלא, להפחית את טמפרטורת הבמה ל 37 מעלות צלזיוס ולחכות התא להתייצב בטמפרטורה זו. החל כוח שקוף על-ידי לחיצה עדין על מרכז התקן הגביש הנוזלי כדי לראות את הצבע המשתקף הבהיר. לאחר מכן, מקם את המכשיר על גבי השלב החם תחת מיקרוסקופ אופטי דיגיטלי עם הצד בדוגמת של המכשיר מול העדשה.חבר את הלוחות מצופים בדוגמת PEDOT לטרמינלים החיוביים והשליליים של poteniostat בהתאמה. הגדר את poteniostat לסירוגין בין החלת 1.5 וולט במשך ארבע שניות, ו 0 וולט במשך שמונה שניות. שימו לב והקליטו את שינוי הצבע של התקן הגביש הנוזלי עם המיקרוסקופ הדיגיטלי תוך כדי רכיבה על אופניים במתח.לאחר מכן, להגדיר ספקטרופוטומטר UV-vis לסרוק שידור מ 800 עד 300 ננומטר. שים שקע קטן בתא המדגם כדי להחזיק את הבמה החמה. מניחים את מכשיר הגביש הנוזלי על צלחת חמה כדי להתחמם ולרכוש מדידת רקע של השלב החם הריק.לאחר מכן, לטעון את המכשיר בחזרה לתוך השלב החם ולמקום אותו ספקטרומטר עם הצד בדוגמת מול הקרן. השתמש במטלית כהה כדי לכסות את הפערים בין דלת תא המדגם לבין החוטים. המתן כמה דקות עד שהמכשיר יתייצב ב-37 מעלות צלזיוס.במידת הצורך, להתאים את המיקום של השלב החם כדי למקסם את המשדר. לאחר מכן, לרכוש ספקטרום ראשוני של שידור באמצעות המכשיר. לאחר מכן, יש למרוח 1.5 וולט על המכשיר למשך ארבע שניות ולרכוש מיד ספקטרום שידור.כאשר המדידה מסתיימת, יש למרוח 0 וולט על המכשיר למשך שמונה שניות ולרכוש ספקטרום נוסף. לבסוף, שיא 510 ננומטר לאורך זמן תוך רכיבה על המתח בין 1.5 וולט במשך ארבע שניות ו 0 וולט במשך שמונה שניות חמש פעמים. הגביש הנוזלי הכולסטרי המסוכך במתחם בינפטול פרוקלן כיראלי, נראה כחול בהיר והיה לו רצועת השתקפות שבמרכזה 467 ננומטר.החלת 1.5 וולט על אלקטרודה ITO במגע עם פתרון הגביש הנוזלי, העבירה את רצועת ההשתקפות למרכז על 485 ננומטר. הגביש הנוזלי הכולסטרי מחומצן נראה ציאן בהיר לירוק נגד הסביבה הכחולה הלא מאוקסידת. רצועת הרפלקטיביות עברה חזרה ל-467 ננומטר עם החלת 0 וולט על האלקטרודה עם התאוששות מקבילה של צבע ההשתקפות הכחולה.ההעברה ירדה בצניעות עם מחזורים חוזרים ונשנים בגלל הפרעת הכיוון הגוברת, אבל זה תוקן על ידי החלת כוח תפל על המכשיר. שינוי הצבע מכחול לציאן התרחש תוך 0.4 שניות, ושינוי ההחזרה נמשך 2.7 שניות. החלה לסירוגין של 1.5 וולט למשך 0.5 שניות ו-0 וולט למשך חמש שניות גרמה לאלקטרודה מהבהבת.בעת ניסיון ההליך, נא ודא בעת הרכבת התא. איכות התא קובעת את איכות תמונת התצוגה של ההתקן. באפשרותך לזהות את טווח המתח המתאים להפעלת ההתקן באמצעות וולטמטריה מחזורית.צילום רנטגן לספקטרוסקופיית האלקטרונים יכול לאשר את הופעת החלק החמצוני בחומר הגבישי הנוזלי. על ידי כוונון מדויק של המבנה הכימי של dopant chirol מגיב redox ורכיבים אחרים, אנו יכולים לפתח סוגים חדשים של צגים רפלקטיביים, כגון נייר אלקטרוני בצבע מלא. חקירה נוספת של המנגנון של dopant chirol שלנו, יכול להעמיק את המדע הבסיסי של גבישים נוזליים cholesteric שבו המנגנון המולקולרי של אינדוקציה chirol עדיין לא ברור.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

מדידת אלקטרוכימיות הדינמית של יוני כלוריד

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

סינתזה של אלסטומרים נוזליים-גבישים לתכנות ראשי-שרשרת באמצעות תגובת תיאול-acrylate שני שלבים

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

עכבה אלקטרוכימי ספקטרוסקופיה ככלי הערכה מתמדת קצב אלקטרוכימי

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

חומצה פתלית אסתר מחייב DNA Aptamer ובחירת, אפיון, ליישום Aptasensor אלקטרוכימי

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

סינתזה, אפיוני ביצועים של מתכות מעבר מאטום בודד הזרז להפחתת2 CO אלקטרוכימי

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 הכנת Elastomer גבישי נוזלי מפעילים

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

הכנת התאים הנוזליים של הגרפן לתאי הנוזלי עבור הילוכים באתרו מיקרוסקופ אלקטרוני

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

לעומת זאת, מיתוג החלפת כיפוף מהיר של גביש נוזלי

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

תא תרמוכימי אסימטרית לקצירת חום בדרגה נמוכה תחת פעולת איזותרמי

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

התאמה ספקטרלית ARL כיישום להגדלת נתונים ספקטרליים באמצעות ניתוח קו פרנק-קונדון וניתוח צבעים

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