Name: an electrochemical cholesteric liquid crystalline device for quick and low-voltage color modulation
Uploaded: 2019-02-27T14:30:00
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Ringraziamo il dottor Keisuke Tajima da RIKEN Center per emergente scienza della materia per discussioni importanti. Una parte di questo lavoro è stato condotto presso la piattaforma avanzata nanotecnologia di caratterizzazione dell'Università di Tokyo, supportato dal Ministero della pubblica istruzione, cultura, sport, scienza e tecnologia (MEXT), Giappone. Questo lavoro è stato sostenuto finanziariamente da una sovvenzione di JSP per la ricerca scientifica (S) (18H 05260) su "Materiali innovativi funzionale basato su scienza molecolare interfaccia multiscala" per T.A. Y.I. è grato per una sovvenzione di JSP per sfidare Ricerca esplorativa (16K 14062). S.T. grazie al JSPS Young Scientist Fellowship.

1. preparazione della miscela LC colesterico
<ol><li>Aggiungere 84,6 mg di 5OCB e 5,922 mg di FcD19 (3,1% in moli di 5OCB) in un flaconcino di vetro pulito 10 mL.</li>
	<li>Aggiungere 12,9 mg di EMIm-OTf e 10 mL di diclorometano (CH2Cl2) in un flaconcino di vetro 10ml pulito nuovo e mescolare bene. Trasferire 2,1 mL della soluzione EMIm-OTf in 5OCB - e FcD-contenente flaconcino di vetro. Agitare delic...

<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. 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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>

Su richiesta di + 1.5 V verso l'alto elettrodo ITO (Figura 1,C), FcD subisce una reazione di ossidazione per generare FcD+. Come la forza di torsione elicoidale del FcD+ (101 µm-1, Figura 1B) è inferio...

Colesterico cristalli liquidi (LCs) sono noti per presentano colori riflesso luminoso a causa del loro regime molecolare elicoidale interno1,2,3,4. La riflessione di lunghezza d'onda λ è determinato dal passo dell'elica P e la media rifrazione indice n della LC (λ = nP). Tali LCs può essere generato dal doping chirali composti (chirali droganti) a nematic LCs e il passo dell'elica è definita dall'equazione P = 1/βMC, dove βM è la potenza di torsione elicoidale (HTP) e C è il molare frazione del drogante chirali. Basata su questa idea, vari dopanti chirali che può rispondere a una varietà di stimoli, quali luce5,6,7,8, calore9, campo magnetico10e gas11 è stato sviluppato. Tali proprietà sono potenzialmente utili per varie applicazioni come sensori laser e12 13,14,15 tra altri16,17,18 .
Recentemente, abbiamo sviluppato il primo drogante di redox-sensibile chirali FcD (Figura 1A)19 che può cambiare il suo valore HTP in risposta alle reazioni redox. FC D è composto da un'unità di ferrocene, che può subire reazioni di redox reversibile20,21,22e una binaphthyl, che è noto che presentano alta HTP valore23. La LC colesterico drogata con FcD, in presenza di un elettrolita di supporto, può cambiare il suo colore di riflessione all'interno di 0,4 s e recupera il suo originale colore in 2.7 s su applicazione di tensione di + 1.5 e 0 V, rispettivamente. L'elevata velocità di risposta e la bassa tensione di funzionamento osservato per il dispositivo è senza precedenti tra qualsiasi altro dispositivo LC colesterico finora segnalato.
Una delle applicazioni importanti di colesterico LCs è in display riflettenti, il cui tasso di consumo di energia è molto inferiore rispetto le tradizionali display LC. Per questo scopo, LCs colesterico dovrebbe cambiare il suo colore di riflessione con stimoli elettrici. Tuttavia, la maggior parte delle metodologie precedenti utilizzano un elettrico accoppiamento tra gli stimoli elettrici applicati e le molecole di LC di host, che necessitano di alta tensione oltre 40 V24,25,26,27 ,28. Per l'uso del drogante chirali elettricamente reattivo, ci sono solo pochi esempi29,30 compreso il nostro precedente lavoro31, che richiede anche ad alta tensione con velocità bassa risposta. Considerando questi lavori precedenti, le prestazioni del nostro FcD-drogati colesterico dispositivo di LC, soprattutto per la velocità di modulazione di colore veloce (0,4 s) e bassa tensione di funzionamento (1,5 V), è un evento rivoluzionario che può notevolmente contribuire allo sviluppo di display riflettenti di prossima generazione. In questo protocollo dettagliato, dimostriamo che i processi di fabbricazione e le procedure operative i prototipo colesterico LC dei dispositivi di visualizzazione.

<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

Dimostriamo un metodo per la realizzazione di un prototipo di dispositivo di visualizzazione a riflessione che contiene colesterico a cristalli liquidi (LC) come un componente attivo. La LC colesterico è composto di un nematico LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), drogante chirali redox-sensibile (FcD) e un 1-etil-3-methylimidazolium triflato di giustificativi dell'elettrolito (EMIm-OTf). La componente più importante è FcD. Questa molecola modifica il valore di potenza (HTP) torsione elicoidale in risposta alle reazioni redox. Pertanto, reazioni di ossidoriduzione elettrochimica in situ nella miscela LC consentono al dispositivo di cambiare il suo colore di riflessione in risposta a stimoli elettrici. La miscela di LC è stato introdotto, da un'azione capillare, in un sandwich-tipo ITO vetro cellulare composto da due lastre di vetro con elettrodi di fantasia Indio ossido di stagno (ITO), uno dei quali è stato rivestito con poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poli (etilene glicole) drogato con perclorato (PEDOT+). Nell'applicazione di + 1.5 V, il colore di riflessione del dispositivo modificato da blu (467 nm) al verde (485 nm) a 0,4 s. successivi applicazione 0 V fatto il dispositivo recuperare l'originale colore blu in 2.7 s. Questo dispositivo è caratterizzato dalla sua risposta elettrica più veloce e più bassa tensione tra qualsiasi precedentemente segnalati colesterico dispositivo di LC. Questo dispositivo potrebbe spianare la strada per lo sviluppo di display riflettenti di prossima generazione con tassi di consumo di energia basso.

Fotografie, spettri di trasmittanza e trasmittanza dipendente tempo cambiare profili a 510 nm sono raccolti per il dispositivo di LC contenente FcD-drogati (3,1% in moli) colesterico LC in presenza di EMIm-OTf (3.0 mol %) durante i cicli di applicazione di tensione tra 0 e + 1.5 V a 37 ° C.
La miscela di LC che contiene FcD</stron...

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

Un protocollo per la realizzazione di un dispositivo di riflettente colesterico liquido cristallino display contenente un redox-sensibile drogante chirali che permette un funzionamento rapido e bassa tensione è presentato.

Un dispositivo cristallino liquido colesterico elettrochimico per la modulazione di colori veloce e bassa tensione

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

I cristalli liquidi colesterici sono noti per avere colori di reazione brillanti e la modulazione rapida del colore è importante per lo sviluppo di display riflettenti di nuova generazione. Il nostro metodo consente la modulazione del colore più veloce con la tensione di funzionamento più bassa mai segnalata per i cristalli liquidi colesterici. La chiave è FcD.Un drogante chirale con potere di torsione elicoilico reattivo redox. A dimostrare la procedura saranno Shoichi Tokunaga, un postdoc, e Mengyan Zeng, uno studente laureato del nostro laboratorio. Per iniziare a preparare la miscela di cristalli liquidi colesterici, posizionare 84,6 milligrammi di 5OCB e 5,922 milligrammi di FcD in una fiala di vetro da 10 millilitri.In una fiala separata, sciogliere 12,9 milligrammi di EMIm-OTf in 10 millilitri di diclorometano. Trasferire 2,1 millilitri della soluzione EMIm-OTf nella miscela di cristalli liquidi e mescolare bene i componenti scuotendo delicatamente il flaconcino. Quindi, coprire il flaconcino con un foglio di alluminio e perforare diversi fori nel foglio con un ago.Riscaldare la soluzione a 80 gradi celsius per un'ora per evaporare la maggior parte del DCM. Mettere il flaconcino sotto vuoto e continuare a riscaldarlo per un'altra ora per rimuovere il DCM rimanente per ottenere una miscela di cristalli liquidi chiari e arancioni. Successivamente, per iniziare a preparare il vetro ITO, tagliare un pezzo di vetro da 10 a 10 millimetri modellato con ITO nella forma desiderata e un pezzo di vetro ITO standard da 10 per 12 millimetri.Posizionare entrambi i pezzi di vetro ITO nel tensioattivo diluito senza lasciarli toccare. Unire 60 millilitri di una soluzione di tensioattivi alcalini e 240 millilitri di acqua ultra pura in un contenitore di vetro da 500 millilitri. Sonicare le piastre in tensioattivi alcalini diluiti per 30 minuti.Quindi, decantare il tensioattione e sciacquare le piastre con porzioni di 200 millilitri di acqua ultra pura. Eseguire questa procedura di risciacquo tre volte in totale. Riempire il contenitore con 300 millilitri di acqua ultra pura.Sonicare le piastre per 20 minuti. E decantare l'acqua. Lavare le piastre in acqua ultra pura in questo modo tre volte in totale.Infine, asciugare le piastre pulite con un flusso di gas azoto e conservarle in piastre di Petri pulite e monouso. Tenere i piatti in un essiccatore pulito. Per iniziare a preparare la cellula, sonicare uno 0,7% pesando la dispersione di PEDOT in nitrometano per 60 minuti per garantire che il polimero sia ben disperso.Quindi, fissare il vetro ITO standard pulito su uno spin coater e rimuovere la polvere dalla superficie rivestita ITO con una pistola a soffiante a azoto. Applicare con cura 50 microlitri di dispersione PEDOT appena sonicata sulla superficie ITO e girare rivestire la piastra a 1000 giri/min per 60 secondi. Lasciare riposare la piastra rivestita nell'aria ambiente per un'ora dopo.Quindi, fissare la piastra ITO modellata in una macchina per lo sfregamento dotata di un panno a rayon. Strofinare accuratamente la superficie modellata ITO sotto un flusso di gas azoto. Quindi, in un'area priva di polvere, mescolare una goccia di adesivo ottico con una quantità di 5 micrometri borosilicate perline di vetro.Posare la piastra rivestita PEDOT a faccia in su sullo spazio di lavoro. Applicare circa 0,2 millimetri cubi della miscela adesiva su ogni angolo di un lato stretto della piastra. Applicare altre due porzioni di adesivo a otto millimetri di distanza da quel lato per formare un rettangolo di otto per 10 millimetri sulla piastra.Posizionare la piastra ITO modellata a faccia in giù sull'adesivo con un bordo allineato con le gocce a metà lungo la piastra rivestita PEDOT in modo che le piastre siano sfalsate di circa due millimetri. Premere delicatamente verso il basso gli angoli della cella per ottenere uno spazio uniforme tra le piastre come indicato dalla scomparsa del motivo di frangia nella cella. Cancellare la cella con luce UV di 365 nanometri per 20 secondi per impostare l'adesivo.Riscaldare la cella su una piastra calda a 100 gradi celsius per tre ore per finire di polimerizzarlo. Infine, collegare fili conduttori dotati di clip di aligatore alla superficie ITO esposta su ogni piastra mediante sautering ad ultrasuoni. Utilizzare il nastro isolante per fissare i fili della cella di vetro a uno scivolo al microscopio per una manipolazione più semplice in un secondo momento.Scaldare il vetro ITO, una piccola spatola e la miscela di cristalli liquidi colesterici a 80 gradi celsius per 10-15 minuti. Quindi, trasferire rapidamente una piccola quantità della miscela di cristalli liquidi colesterici caldi allo spazio tra le piastre con la spatola riscaldata. La cellula si riempirà per azione capillare in circa 60 secondi.Una volta che la cella è piena, ridurre la temperatura dello stadio a 37 gradi celsius e attendere che la cella si stabilizzi a quella temperatura. Applicare la pura forza premendo delicatamente il centro del dispositivo di cristallo liquido per vedere il colore riflesso brillante. Quindi, posizionare il dispositivo sopra il palco caldo sotto un microscopio ottico digitale con il lato modellato del dispositivo rivolto verso l'obiettivo.Collegare le piastre rivestite in modelli e PEDOT rispettivamente ai terminali positivi e negativi di un poteniostat. Configurare il poteniostat in modo che si alterna tra l'applicazione di 1,5 volt per quattro secondi e 0 volt per otto secondi. Osservare e registrare il cambio di colore del dispositivo a cristalli liquidi con il microscopio digitale mentre si pedala la tensione.Successivamente, impostare uno spettrofotometro UV-vis per scansionare la trasmittanza da 800 a 300 nanometri. Metti un piccolo jack nel vano campione per tenere il palco caldo. Posizionare il dispositivo di cristallo liquido su una piastra calda per riscaldarsi e acquisire una misurazione di sfondo dello stadio caldo vuoto.Quindi, caricare di nuovo il dispositivo nella fase calda e posizionarlo nello spettrometro con il lato modellato rivolto verso il fascio. Utilizzare un panno scuro per coprire gli spazi tra la porta della camera campione e i fili. Attendere alcuni minuti affinché il dispositivo si stabilizzi a 37 gradi celsius.Se necessario, regolare la posizione dello stadio caldo per massimizzare la trasmittanza. Quindi, acquisire uno spettro iniziale di trasmittanza attraverso il dispositivo. Successivamente, applicare 1,5 volt al dispositivo per quattro secondi e acquisire immediatamente uno spettro di trasmissione.Al termine della misurazione, applicare 0 volt al dispositivo per otto secondi e acquisire un altro spettro. Infine, registrare la trasmittanza percentuale a 510 nanometri nel tempo mentre si pedala la tensione tra 1,5 volt per quattro secondi e 0 volt per otto secondi cinque volte. Il cristallo liquido colesterico drogato con un complesso chirale di binaftolo ferrocene, appariva blu brillante e aveva una banda di riflessione centrata a 467 nanometri.Applicando 1,5 volt a un elettrodo ITO a contatto con la soluzione di cristallo liquido, la banda di riflettanza è stata spostata al centro su 485 nanometri. Il cristallo liquido colesterico ossidato appariva da ciano brillante a verde contro l'ambiente blu nonxidizzato. La banda di riflettanza si spostò di nuovo a 467 nanometri applicando 0 volt all'elettrodo con un corrispondente recupero del colore di riflessione blu.La trasmittanza è diminuita modestamente con cicli ripetuti a causa dell'aumento del disturbo orientamento, ma questo è stato riparato applicando una pura forza al dispositivo. Il cambio di colore dal blu al ciano si è verificato in 0,4 secondi e il cambio di ritorno ha richiesto 2,7 secondi. L'applicazione alternativa di 1,5 volt per 0,5 secondi e 0 volt per cinque secondi ha provocato un elettrodo lampeggiante.Quando si tenta la procedura, si prega di fare attenzione quando si assembla la cella. La qualità della cella determina la qualità dell'immagine di visualizzazione del dispositivo. È possibile identificare l'intervallo di tensione appropriato per il funzionamento del dispositivo utilizzando voltammetria ciclica.I raggi X per la spettroscopia elettronica possono confermare l'emergere della parte ossidata nel materiale cristallino liquido. Regolando con precisione la struttura chimica del drogante di chirolo reattivo redox e di altri componenti, possiamo sviluppare nuovi tipi di display riflettenti, come la carta elettronica a colori. Ulteriori indagini sul meccanismo del nostro drogante di chirolo, possono approfondire la scienza fondamentale dei cristalli liquidi colesterici dove il meccanismo molecolare dell'induzione di chirolo non è ancora chiaro.

Research

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