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

Vi takker Dr. Keisuke Tajima fra RIKEN senter for Emergent saken Science for verdifulle diskusjoner. En del av dette arbeidet ble utført på Avansert karakterisering nanoteknologi plattformen ved University of Tokyo, støttet av Kunnskapsdepartementet, kultur, sport, vitenskap og teknologi (MEXT), Japan. Dette arbeidet ble økonomisk støttet av et JSP Grant-in-Aid for vitenskapelig forskning (S) (18H 05260) på "Nyskapende funksjonelle materialer basert på multi-skala Interfacial molekylær Science" for år Y.I. er takknemlig for en JSP-Grant-in-Aid for utfordrende Utforskende forskning (16K 14062). St Takk JSP unge vitenskapsmannen fellesskap.

1. forberedelse av cholesteric LC blandingen
<ol><li>Legge til 84.6 mg av 5OCB og 5.922 mg FcD19 (3.1 mol % til 5OCB) i en ren 10 mL hetteglass.</li>
	<li>Sammenlegge 12.9 mg av EMIm-OTf og 10 mL diklormetan (CH2Cl2) i en ny ren 10 mL hetteglass og bland godt. Overføre 2.1 mL av EMIm-OTf løsningen i 5OCB- og FcD-inneholder hetteglass. Forsiktig risting ampullen for å la alle komponentene bland godt...

<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>

Ved anvendelse av +1.5 V til toppen ITO elektrode (figur 1C) gjennomgår FcD en oksidasjon reaksjon for å generere FcD+. Spiralformede kronglete makt FcD+ (101 µm-1, figur 1B) er lavere enn <strong...

Cholesteric flytende krystaller (LCs) er kjent for å lyse refleksjon farger på grunn av deres interne spiralformede molekylær arrangementer1,2,3,4. Refleksjon bølgelengde λ bestemmes av spiralformede banen P og gjennomsnittlig refraktiv indeks n av LC (λ = nP). Slike LCs kan genereres av chiral forbindelser (chiral dopants) å nematic LCs og tonehøyden spiralformede er definert ved ligningen P = 1/βMC, der βM er spiralformede kronglete makt (HTP) og C er molar brøkdel av det chiral dopant. Basert på dette begrepet, ulike chiral dopants som kan svare på en rekke ulike stimuli som lys5,6,7,8, varme9, magnetfelt10og gassen11 er utviklet. Slike egenskaper er potensielt nyttig for ulike applikasjoner som sensorer12 og lasere13,14,15 blant andre16,17,18 .
Nylig har utviklet vi den første redoks-responsive chiral dopant FcD (figur 1A)19 som kan endre HTP verdien svar redoksreaksjoner. FC D består av en ferrocene enhet, som kan gjennomgå reversibel Redoks reaksjoner20,21,22, og en binaphthyl enhet, som er kjent for å ha høy HTP verdien23. Cholesteric LC dopet med FcD, i nærvær av en støtte elektrolytt, kan endre refleksjon fargen 0,4 s og gjenopprette sin opprinnelige farge i 2.7 s etter spenning søknad av +1.5 og 0 V, henholdsvis. Høy respons hastighet og lav driftsspenningen observert enheten er enestående blant andre cholesteric LC enheter så langt rapportert.
En av de viktige programmene cholesteric LCS er i reflekterende skjermer, som energiforbruk er mye lavere enn de konvensjonelle LC. For dette formålet, bør cholesteric LCs endre refleksjon farge med elektrisk stimuli. Men benytter de fleste av de tidligere metodikkene en elektrisk kopling mellom anvendt elektrisk stimuli og vertskap LC molekyler, som krever høy spenning over 40 V24,25,26,27 ,28. For bruk av elektrisk forståelsesfull chiral dopant er det bare noen eksempler29,30 inkludert våre tidligere arbeid31, som krever også høy spenning med lite respons hastighet. Vurderer disse tidligere verker ytelsen til våre FcD-dopet cholesteric LC-enheten, spesielt for rask farge modulering hastigheten (0,4 s) og lav driftsspenningen (1,5 V), er en banebrytende prestasjon som kan bidra til utvikling av neste generasjons reflekterende viser. Denne detaljerte protokollen viser vi metallbearbeiding prosesser og operasjonsprosedyrer til skjermenheter for prototype cholesteric LC.

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

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

Vi viser en metode for å fabrikere en prototype reflekterende skjermenhet som inneholder cholesteric krystall (Langbane) som en aktiv komponent. Cholesteric LC består av en nematic LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redoks-responsive chiral dopant (FcD) og en støttende elektrolytt 1-etyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). Den viktigste komponenten er FcD. Dette molekylet endrer spiralformede kronglete makt (HTP) verdien svar redoksreaksjoner. Derfor tillate i situ elektrokjemiske redoksreaksjoner i LC blandingen enheten å endre sin refleksjon i respons på elektrisk stimuli. LC blandingen ble innført, kapillære handling, i en sandwich-type ITO glass celle består av to glass lysbilder med mønstret indium tinn oksid (ITO) elektroder, hvorav var belagt med poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (etylen glykol) dopet med enheter (PEDOT+). Ved anvendelse av +1.5 V, refleksjon fargen på enheten endret fra blå (467 nm) til grønt (485 nm) i 0,4 s. etterfølgende søknad 0 V gjort enheten gjenopprette den opprinnelige blå fargen i 2.7 s. Denne enheten er preget av sin raskeste elektriske reaksjon og laveste driftsspenningen mellom tidligere rapportert cholesteric LC-enheten. Denne enheten kan bane vei for utvikling av neste generasjons reflekterende skjermer med lav energi forbruk priser.

Fotografier og transmisjon spectra tid avhengig transmisjon endre profil på 510 nm samles for LC enheten som inneholder FcD-dopet (3.1 mol %) cholesteric LC i nærvær av EMIm-OTf (3.0 mol %) under spenning programmet veksler mellom 0 og +1.5 V på 37 ° C.
LC blandingen inneholder FcD (3.1 mol %), EMIm-OTf (3.0 mol %) og...

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

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

En protokoll for fabrikasjon av en reflekterende cholesteric flytende krystallinsk skjerm enhet inneholder en redoks-responsive chiral dopant tillater rask og lavspent drift er presentert.

En elektrokjemisk Cholesteric flytende krystallinsk enhet for rask og lav spenning modulering

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

Kolestetiske flytende krystaller er kjent for å ha lyse reaksjonsfarger, og den raske fargemoduleringen er viktig for utviklingen av neste generasjon reflekterende skjermer. Vår metode muliggjør den raskeste fargemoduleringen med den laveste driftsspenningen som noensinne er rapportert for kolestetiske væskekrystaller. Nøkkelen er FcD.En chiral dopant med redoks responsiv spiralformet vridning. Demonstrere prosedyren vil være Shoichi Tokunaga, en postdoc, og Mengyan Zeng, en graduate student fra vårt laboratorium. For å begynne å forberede den koleste flytende krystallblandingen, legg 84,6 milligram 5OCB og 5.922 milligram FcD i et 10 milliliter hetteglass.I et separat hetteglass oppløs 12,9 milligram EMIm-OTf i 10 milliliter diklormetan. Overfør 2,1 milliliter emim-OTf-oppløsning til den flytende krystallblandingen, og bland komponentene godt ved å riste hetteglasset forsiktig. Deretter dekker hetteglasset med aluminiumsfolie, og punch flere hull i folien med en nål.Varm opp løsningen ved 80 grader celsius i en time for å fordampe det meste av DCM. Sett hetteglasset under vakuum, og fortsett å varme det i en time for å fjerne den gjenværende DCM for å oppnå en klar, oransje flytende krystallblanding. Deretter, for å begynne å forberede ITO-glasset, kutt et 10 og 10 millimeter stykke glass mønstret med ITO i ønsket form, og et 10 med 12 millimeter stykke standard ITO-glass.Legg begge bitene av ITO-glasset i det fortynnede overflateaktive middelet uten å la dem berøre. Kombiner 60 milliliter alkalisk overflateaktivt middel, og 240 milliliter ultra rent vann i en 500 milliliter glassbeholder. Sonicate platene i fortynnet alkalisk overflateaktivt middel i 30 minutter.Deretter dekanterer du overflateaktivt middel, og skyll platene med 200 milliliter porsjoner ultra rent vann. Utfør denne skylleprosedyren tre ganger totalt. Fyll beholderen på 300 milliliter ultra rent vann.Sonicate platene i 20 minutter. Og dekantere vannet. Vask platene i ultra rent vann på denne måten tre ganger totalt.Til slutt tørker du de rene platene med en strøm av nitrogengass og oppbevar dem i rene, engangs petriskåler. Oppbevar oppvasken i en ren desiccator. For å begynne å forberede cellen, sonikere en 0,7 prosent ved veie dispersjon av PEDOT i nitrometan i 60 minutter for å sikre at polymeren er godt dispergert.Fest deretter det rene standard ITO-glasset på et spin-belegg, og fjern støv fra ITO-belagt overflate med en nitrogenblåspistol. Påfør forsiktig 50 mikroliter nysonikert PEDOT-spredning på ITO-overflaten og spinn platen ved 1000 O/min i 60 sekunder. La den bebelagte platen sitte i omgivelsesluft i en time etterpå.Deretter fikser du den mønstrede ITO-platen i en gnimaskin utstyrt med en rayonklut. Gni ITO-mønstret overflate grundig under en strøm av nitrogengass. Deretter, i et støvfritt område, bland en dråpe optisk lim med en tilsvarende størrelse mengde 5 mikrometer borosilikat glassperler.Legg den PEDOT-belagte platen med forsiden opp på arbeidsrommet. Påfør ca 0,2 kubikkmillimeter av klebemiddelblandingen til hvert hjørne av den ene smale siden av platen. Påfør to porsjoner lim åtte millimeter unna den siden for å danne et åtte og 10 millimeter rektangel på platen.Plasser den mønstrede ITO-platen med forsiden ned på limet med den ene kanten på linje med dråpene delvis langs PEDOT-belagt plate, slik at platene blir motvirket med omtrent to millimeter. Trykk forsiktig ned hjørnene av cellen for å oppnå et jevnt gap mellom platene som indikert ved forsvinningen av frynsemønsteret i cellen. Sett cellen med 365 nanometer UV-lys i 20 sekunder for å stille inn limet.Varm cellen på en kokeplate ved 100 grader celsius i tre timer for å fullføre herding av limet. Til slutt kobler du ledende ledninger utstyrt med aligatorklemmer til den eksponerte ITO-overflaten på hver plate ved ultralyd sautering. Bruk isolerende tape for å feste ledningene i glasscellen til et mikroskop lysbilde for enklere håndtering senere.Varm ITO-glasset, en liten slikkepott og den kolestetiske flytende krystallblandingen ved 80 grader celsius i 10 til 15 minutter. Deretter overfører du raskt en liten mengde av den varme kolestetiske flytende krystallblandingen til gapet mellom platene med den oppvarmede slikkepotten. Cellen fylles med kapillærhandling om ca. 60 sekunder.Når cellen er full, reduser scenetemperaturen til 37 grader celsius og vent på at cellen stabiliserer seg ved den temperaturen. Påfør ren kraft ved å trykke forsiktig på midten av den flytende krystallenheten for å se den lyse reflekterte fargen. Plasser deretter enheten på toppen av det varme stadiet under et digitalt optisk mikroskop med den mønstrede siden av enheten vendt mot linsen.Koble de mønstrede og PEDOT-belagte platene til de positive og negative terminalene til en poteniostat. Konfigurer poteniostat til å veksle mellom å bruke 1,5 volt i fire sekunder, og 0 volt i åtte sekunder. Vær oppmerksom på og registrer fargeendringen av den flytende krystallenheten med det digitale mikroskopet mens du sykler spenningen.Deretter setter du opp et UV-vis spektrofotometer for å skanne transeksiransen fra 800 til 300 nanometer. Sett en liten kontakt i prøverommet for å holde det varme stadiet. Plasser den flytende krystallenheten på en kokeplate for å holde varmen og oppnå en bakgrunnsmåling av det tomme varme stadiet.Deretter legger du enheten tilbake i det varme stadiet og plasserer den i spektrometeret med den mønstrede siden vendt mot strålen. Bruk en mørk klut til å dekke hull mellom prøvekammerdøren og ledningene. Vent noen minutter til enheten stabiliserer seg ved 37 grader celsius.Juster om nødvendig plasseringen av det varme stadiet for å maksimere transeien. Deretter får du et innledende spekter av overføring gjennom enheten. Deretter påfør en 1,5 volt på enheten i fire sekunder og umiddelbart skaffe et overføringsspektrum.Når målingen er ferdig, påfør 0 volt på enheten i åtte sekunder og få et annet spektrum. Til slutt, rekord prosent overføring på 510 nanometer over tid mens du sykler spenningen mellom 1,5 volt i fire sekunder og 0 volt i åtte sekunder fem ganger. Den koleste flytende krystall dopet med en chiral ferrocene binaphtol kompleks, dukket lyseblå og hadde en refleksjon band sentrert på 467 nanometer.Påføring av 1,5 volt på en ITO-elektrode i kontakt med den flytende krystallløsningen, flyttet reflektorbåndet til senter på 485 nanometer. Den oksiderte koleste flytende krystallen dukket opp lyse cyan til grønn mot de oksiderte blå omgivelsene. Reflektorbåndet flyttet tilbake til 467 nanometer ved påføring av 0 volt på elektroden med en tilsvarende gjenoppretting av den blå refleksjonsfargen.Overføringen gikk beskjedent ned med gjentatte sykluser på grunn av økende orienteringsforstyrrelse, men dette ble reparert ved å bruke en ren kraft på enheten. Fargeendringen fra blå til cyan skjedde på 0,4 sekunder, og returendringen tok 2,7 sekunder. Alternativt påføring av 1,5 volt i 0,5 sekunder, og 0 volt i fem sekunder resulterte i en blinkende elektrode.Når du prøver prosedyren, må du være forsiktig når du monterer cellen. Kvaliteten på cellen bestemmer kvaliteten på skjermbildet på enheten. Du kan identifisere riktig spenningsområde for bruk av enheten ved hjelp av syklisk voltammetri.Røntgen for elektronspektroskopi kan bekrefte at fremveksten av den oksiderte delen i det flytende krystallinske materialet. Ved å nøyaktig justere den kjemiske strukturen til redoks responsiv chirol dopant og andre komponenter, kan vi utvikle nye typer reflekterende skjermer, for eksempel full farge e-papir. Videre undersøkelse av mekanismen for vår chirol dopant, kan utdype den grunnleggende vitenskapen om kolestetiske flytende krystaller der den molekylære mekanismen for chirol induksjon er fortsatt uklart.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Dynamisk Elektrokjemisk Måling av kloridioner

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

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

Syntese av Programmerbar Hoved-kjeden Flytende-krystallinske Elastomers bruke et to-trinns Tiol-akrylat Reaction

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

Electrochemical Impedance Spectroscopy as a Tool for Electrochemical Rate Constant Estimation

Elektrokjemiske impedans spektroskopi som et verktøy for elektrokjemiske Rate konstant estimering

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

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

Phthalic syre Ester-bindende DNA Aptamer utvalg, karakterisering og programmet en elektrokjemisk Aptasensor

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

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

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

Syntese og ytelse karakteristikkene av transisjonsmetall enkelt Atom katalysator elektrokjemiske CO2 reduksjon

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 utarbeidelse av flytende krystallinsk Elastomer aktuatorer

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

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

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

Utarbeidelse av grafen-støttede Mikrotiterplateleser væske celler for in situ Transmission Electron mikroskopi

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

Høy kontrast og rask Photorheological veksling av en Twist-Bend Nematic Liquid Crystal

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

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

Asymmetrisk termoelektrokjemisk celle for høsting lavverdig varme under isothermal drift

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

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

ARL Spectral Fitting som et program for å øke spektraldata via Franck-Condon Lineshape-analyse og fargeanalyse

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