Name: an electrochemical cholesteric liquid crystalline device for quick and low-voltage color modulation
Uploaded: 2019-02-27T14:30:00
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Agradecemos Dr. Keisuke Tajima del centro RIKEN para la emergente ciencia de materia valiosos debates. Una parte de este trabajo se llevó a cabo en la plataforma de caracterización de nanotecnología de avanzada de la Universidad de Tokio, apoyado por el Ministerio de educación, cultura, deportes, ciencia y tecnología (MEXT), Japón. Este trabajo fue apoyado financieramente por un JSP subvenciones para investigación científica (S) (18H 05260) sobre "Materiales funcionales innovadores basados en Ciencia Molecular Interfacial multi-escala" T.A. Y.I. es agradecido para un JSP subvenciones para difíciles Investigación exploratoria (16K 14062). S.T. agradece la beca de científico joven de JSP.

1. preparación de la mezcla de LC colestérico
<ol><li>Añadir 84,6 mg de 5OCB y 5,922 mg FcD19 (3,1% mol a 5OCB) en un frasco de vidrio limpio de 10 mL.</li>
	<li>Añadir 12,9 mg de EMIm-OTf y 10 mL de diclorometano (CH2Cl2) en un nuevo frasco de cristal limpio 10 mL y mezclar bien. Transferir 2,1 mL de la solución de la EMIm-OTf a la 5OCB - FcD-que contiene el frasco de cristal. Agite suavemente 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>

Tras aplicación de + 1,5 V en la parte superior electrodo ITO (figura 1C), FcD experimenta una reacción de oxidación para generar FcD+. Como el poder de torsión helicoidal de FcD+ (101 μm-1, figura 1B</stron...

Cristales líquidos cholesteric (LCs) se sabe que exhiben colores de reflexión brillante debido a su régimen molecular helicoidal1,2,3,4. El reflejo de longitud de onda λ está determinada por el tono helicoidal P y la media de refracción el índice de n de la LC (λ = nP). Estos LCs puede ser generada por dopaje chiral compuestos (dopantes quirales) a nemático LCs y su tono helicoidal se define por la ecuación P = 1/βMC, donde βM es la potencia de torsión helicoidal (HTP) y C es el molar fracción de dopant chiral. Basado en esta noción, diferentes dopantes quirales que puede responder a una variedad de estímulos como luz5,6,7,8, calor9, campo magnético10y gas11 se ha desarrollado. Tales propiedades son potencialmente útiles para varias aplicaciones como sensores12 y láseres13,14,15 entre otros16,17,18 .
Recientemente, hemos desarrollado el primer dopant chiral redox-sensible FcD (figura 1A)19 que pueden cambiar su valor HTP en respuesta a reacciones redox. FC D se compone de una unidad de ferroceno, que puede sufrir reacciones de redox reversible20,21,22y una unidad binaphthyl, que se sabe que exhiben alta HTP valor23. La LC colestérico dopada con FcD, en presencia de un electrolito soporte, puede cambiar su color de reflexión dentro de 0,4 s y recuperar su original color de 2.7 s sobre la aplicación de voltaje de + 1,5 y 0 V, respectivamente. La velocidad de respuesta alta y baja tensión observan para el dispositivo es sin precedentes entre cualquier otro dispositivo de LC colestérico divulgado hasta ahora.
Una de las aplicaciones importantes de la LCs cholesteric es muestra reflexiva, cuya tasa de consumo de energía es mucho menor que las pantallas convencionales de LC. Para ello, LCs colestérico debe cambiar su color de reflexión con estímulos eléctricos. Sin embargo, la mayoría de las metodologías anteriores utiliza un acoplamiento eléctrico entre los estímulos eléctricos aplicados y las moléculas de LC de host, que requiere alto voltaje 40 V24,25,26,27 ,28. Para el uso del dopant chiral eléctricamente sensible, hay solamente pocos ejemplos29,30 incluyendo nuestro anterior trabajo31, que también requiere alto voltaje con velocidad de respuesta baja. Teniendo en cuenta estos trabajos previos, el rendimiento de nuestro FcD-dopado colestérico dispositivo de LC, especialmente para la velocidad de modulación del color rápido (0,4 s) y baja tensión (1,5 V), es un logro revolucionario que puede mucho contribuir al desarrollo de pantallas reflectantes de próxima generación. En este protocolo detallado, nos demuestran los procesos de fabricación y los procedimientos operativos de los dispositivos de pantalla LC colestérico prototipo.

<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

Demostrar un método para la fabricación de un dispositivo de visualización reflexiva de prototipo que contiene cristal líquido colestérico (LC) como un componente activo. La LC colestérico se compone de un nemático LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redox-sensible dopant chiral (FcD) y un electrolito soporte 1-etil-3-methylimidazolium trifluorometanosulfonato (EMIm-OTf). El componente más importante es el FcD. Esta molécula cambia su valor de energía (HTP) torsión helicoidal en respuesta a reacciones redox. Por lo tanto, las reacciones redox electroquímica in situ en la mezcla de LC permiten el dispositivo para cambiar su color de reflexión en respuesta a estímulos eléctricos. La mezcla de la LC fue introducida, por una acción capilar, a un tipo sandwich ITO vidrio celular compuesto por dos laminas de vidrio con electrodos de óxido de estaño (ITO) estampado indio, uno de los cuales estaba cubierto con poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poli (etileno glicol) dopado con perclorato (PEDOT+). Aplicación de + 1,5 V, el color de la reflexión del dispositivo cambia de azul (467 nm) a verde (485 nm) en 0,4 posteriores s. aplicación de 0 V hizo el dispositivo recupera el color azul original en 2.7 s. Este dispositivo se caracteriza por su mayor respuesta eléctrica y menor tensión entre cualquier previamente divulgados colestérico dispositivo de LC. Este dispositivo podría allanar el camino para el desarrollo de los muestra reflexivo de próxima generación con tasas de consumo de energía baja.

Fotografías, espectros de transmitancia y transmitancia dependiente tiempo cambian perfiles a 510 nm se recogen para el dispositivo de LC que contiene FcD-dopado (3,1% mol) colestérico LC en presencia de la EMIm-OTf (3.0 mol %) durante los ciclos de aplicación de tensión entre 0 y + 1,5 V a 37 ° C.
La mezcla de LC que contiene Fc<stro...

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

Un protocolo para la fabricación de un dispositivo de pantalla cristalino líquido colestérico reflexión que contiene un dopante quiral redox-sensible que permite el funcionamiento rápido y de baja tensión se presenta.

Un dispositivo cristalino líquido colestérico electroquímico para modulación de Color rápida y de baja tensión

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

Se sabe que los cristales líquidos colestéricos tienen colores de reacción brillantes, y la rápida modulación del color es importante para el desarrollo de la próxima generación de pantallas reflectantes. Nuestro método permite la modulación de color más rápida con el voltaje de operación más bajo jamás reportado para cristales líquidos coléstericos. La clave es FcD.Un dopant quiral con poder de torsión helicoidal sensible redox. Demostrando el procedimiento estarán Shoichi Tokunaga, un postdoctorado, y Mengyan Zeng, un estudiante graduado de nuestro laboratorio. Para comenzar a preparar la mezcla de cristal líquido colestériceico, coloque 84,6 miligramos de 5OCB y 5.922 miligramos de FcD en un vial de vidrio de 10 mililitros.En un vial separado, disolver 12,9 miligramos de EMIm-OTf en 10 mililitros de diclorometano. Transfiera 2,1 mililitros de la solución EMIm-OTf a la mezcla de cristal líquido, y mezcle bien los componentes agitando suavemente el vial. A continuación, cubra el vial con papel de aluminio y haga varios agujeros en la lámina con una aguja.Caliente la solución a 80 grados centígrados durante una hora para evaporar la mayor parte del DCM. Ponga el vial al vacío y continúe calentándolo durante otra hora para retirar el DCM restante para obtener una mezcla clara de cristal líquido naranja. A continuación, para comenzar a preparar el vidrio ITO, corte una pieza de vidrio de 10 por 10 milímetros con patrón de ITO en la forma deseada, y una pieza de 10 por 12 milímetros de vidrio ITO estándar.Coloque ambas piezas de vidrio ITO en el tensioactivo diluido sin dejar que toquen. Combine 60 mililitros de una solución de surfactante alcalino y 240 mililitros de agua ultra pura en un recipiente de vidrio de 500 mililitros. Sonicar las placas en surfactante alcalino diluido durante 30 minutos.A continuación, decantar el tensioactivo, y enjuague las placas con porciones de 200 mililitros de agua ultra pura. Realice este procedimiento de enjuague tres veces en total. Rellene el recipiente con 300 mililitros de agua ultra pura.Sonicar las placas durante 20 minutos. Y decantar el agua. Lavar las placas en agua ultra pura de esta manera tres veces en total.Por último, seque las placas limpias con una corriente de gas nitrógeno y guárdelas en platos de petri limpios y desechables. Mantenga los platos en un desecador limpio. Para comenzar a preparar la célula, sonicar un 0.7 por ciento por dispersión de peso de PEDOT en nitrometano durante 60 minutos para asegurar que el polímero esté bien disperso.A continuación, fije el vidrio ITO estándar limpio en una recubridora de espín y retire el polvo de la superficie recubierta de ITO con una pistola de soplado de nitrógeno. Aplique cuidadosamente 50 microlitros de dispersión PEDOT recién sonicada a la superficie ITO y recubra la placa a 1000 RPM durante 60 segundos. Deje que la placa recubierta se siente en el aire ambiente durante una hora después.A continuación, fije la placa ITO con patrón en una máquina de frotar equipada con un paño de rayón. Frote a fondo la superficie con patrón itO bajo una corriente de gas nitrógeno. Luego, en un área libre de polvo, mezcle una gota de adhesivo óptico con una cantidad de tamaño similar de cuentas de vidrio borosilicato de 5 micrómetros.Poner la placa recubierta DE PEDOT boca arriba en el espacio de trabajo. Aplicar alrededor de 0,2 milímetros cúbicos de la mezcla adhesiva a cada esquina de un lado estrecho de la placa. Aplique dos porciones más de adhesivo de ocho milímetros de distancia de ese lado para formar un rectángulo de ocho por 10 milímetros en la placa.Coloque la placa ITO con patrón boca abajo en el adhesivo con un borde alineado con las gotas a lo largo de la placa recubierta de PEDOT para que las placas se desfasen en unos dos milímetros. Presione suavemente las esquinas de la celda para lograr un espacio uniforme entre las placas como se indica por la desaparición del patrón de flecos en la celda. Borre la célula con 365 nanómetros de luz UV durante 20 segundos para ajustar el adhesivo.Caliente la celda sobre una placa caliente a 100 grados centígrados durante tres horas para terminar de curar el adhesivo. Por último, conecte los cables conductores equipados con clips de aligator a la superficie ITO expuesta en cada placa mediante un sautering ultrasónico. Utilice cinta aislante para fijar los cables de la célula de vidrio a una diapositiva del microscopio para facilitar su manipulación más adelante.Calienta el vaso ITO, una pequeña espátula y la mezcla de cristal líquido colestériico a 80 grados centígrados durante 10 a 15 minutos. A continuación, transfiera rápidamente una pequeña cantidad de la mezcla de cristal líquido colésterico caliente a la brecha entre las placas con la espátula calentada. La célula se llenará por acción capilar en unos 60 segundos.Una vez que la célula esté llena, reduzca la temperatura de la etapa a 37 grados centígrados y espere a que la célula se estabilice a esa temperatura. Aplique fuerza al presionar suavemente el centro del dispositivo de cristal líquido para ver el color reflejado brillante. A continuación, coloque el dispositivo en la parte superior de la etapa activa bajo un microscopio óptico digital con el lado estampado del dispositivo frente a la lente.Conecte las placas estancas y recubiertas de PEDOT a los terminales positivos y negativos de un poteniostat respectivamente. Configure el poteniostat para alternar entre aplicar 1,5 voltios durante cuatro segundos y 0 voltios durante ocho segundos. Observe y registre el cambio de color del dispositivo de cristal líquido con el microscopio digital mientras se aplica el voltaje.A continuación, configure un espectrofotómetro UV-vis para escanear la transmitancia de 800 a 300 nanómetros. Coloque un pequeño gato en el compartimiento de muestras para sostener el escenario caliente. Coloque el dispositivo de cristal líquido en una placa caliente para mantener el calor y adquirir una medida de fondo de la etapa caliente vacía.A continuación, vuelva a cargar el dispositivo en la etapa activa y colóquelo en el espectrómetro con el lado estampado mirando a la viga. Use un paño oscuro para cubrir los huecos entre la puerta de la cámara de muestra y los cables. Espere unos minutos hasta que el dispositivo se estabilice a 37 grados centígrados.Si es necesario, ajuste la posición de la etapa caliente para maximizar la transmitancia. A continuación, adquiera un espectro inicial de transmitancia a través del dispositivo. Después de eso, aplique un 1.5 voltios al dispositivo durante cuatro segundos y adquiera inmediatamente un espectro de transmitancia.Cuando finalice la medición, aplique 0 voltios al dispositivo durante ocho segundos y adquiera otro espectro. Por último, registre el porcentaje de transmisión a 510 nanómetros a lo largo del tiempo mientras se rueda el voltaje entre 1,5 voltios durante cuatro segundos y 0 voltios durante ocho segundos cinco veces. El cristal líquido colestérico dopado con un complejo de binaftol de ferroceno quiral, parecía de color azul brillante y tenía una banda de reflexión centrada en 467 nanómetros.Aplicando 1,5 voltios a un electrodo ITO en contacto con la solución de cristal líquido, cambió la banda de reflectancia al centro en 485 nanómetros. El cristal líquido colestériico oxidado parecía de color cian brillante a verde contra el entorno azul no oxidado. La banda de reflectancia cambió de nuevo a 467 nanómetros al aplicar 0 voltios al electrodo con una recuperación correspondiente del color de reflexión azul.La transmisión disminuyó modestamente con ciclos repetidos debido al aumento del trastorno orientativo, pero esto se reparó aplicando una fuerza al dispositivo. El cambio de color de azul a cian se produjo en 0,4 segundos, y el cambio de retorno tardó 2,7 segundos. Alternativamente, aplicar 1,5 voltios durante 0,5 segundos, y 0 voltios durante cinco segundos dio lugar a un electrodo parpadeante.Al intentar el procedimiento, tenga cuidado al ensamblar la celda. La calidad de la celda determina la calidad de la imagen de visualización del dispositivo. Puede identificar el rango de voltaje adecuado para operar el dispositivo utilizando voltammetría cíclica.Los rayos X para la espectroscopia de electrones pueden confirmar que la aparición de la parte oxidada en el material cristalino líquido. Al ajustar con precisión la estructura química del dopant chirol sensible redox y otros componentes, podemos desarrollar nuevos tipos de pantallas reflectantes, como papel electrónico a todo color. Una investigación adicional del mecanismo de nuestro dopant chirol,puede profundizar la ciencia fundamental de los cristales líquidos colestéricos donde el mecanismo molecular de la inducción de chirol todavía no está claro.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Dinámica electroquímico Medición de cloruro de iones

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

Investigación

Química

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Síntesis de programable principal cadena Elastómeros líquido-cristalinas utilizando una reacción de tiol-acrilato de dos etapas

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

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Preparación de microfluídica de elastómero cristalino líquido actuadores

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