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 tackar Dr. Keisuke Tajima från RIKEN Center för framväxande fråga vetenskap för värdefulla diskussioner. En del av detta arbete genomfördes vid avancerad karakterisering nanoteknik plattformen av University of Tokyo, stöds av undervisningsministeriet, kultur, sport, vetenskap och teknik (MEXT), Japan. Detta arbete stöddes ekonomiskt av en JSPS bidrag för vetenskaplig forskning (S) (18H 05260) på ”innovativa funktionella material baserat på flerskalig gränsskiktspänning molekylär vetenskap” för T.A. Y.I. är tacksam för en JSPS bidrag för utmanande Grundforskning (16K 14062). S.T. tack JSPS ung vetenskapsman gemenskap.

1. beredning av cholesteric LC blandningen
<ol><li>Tillsätt 84,6 mg 5OCB och 5.922 mg FcD19 (3,1 mol % till 5OCB) i en ren 10 mL injektionsflaska av glas.</li>
	<li>Lägg till 12,9 mg singlemaltsthlm-OTf och 10 mL diklormetan (CH2Cl2) in i en ny ren 10 mL injektionsflaska av glas och blanda väl. Överföra 2,1 mL singlemaltsthlm-OTf lösning in i 5OCB- och FcD-med glasflaska. Skaka försiktigt injek...

<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>

Vid ansökan av 1,5 V till toppen ITO elektrod (figur 1C) genomgår FcD en oxidationsreaktionen för att generera FcD+. Spiralformade vridande kraften i FcD+ (101 µm-1, figur 1B) är lägre än för <em...

Cholesteric flytande kristaller (LCs) är kända för att uppvisa ljusa speglar färger på grund av deras interna spiralformade molekylär arrangemang1,2,3,4. Den speglar våglängd λ bestäms av spiralformade planen P och genomsnittliga refraktiva index n LC (λ = nP). Sådan LCs kan genereras av dopning kirala föreningar (kiral dopants) till nematic LCs och dess spiralformade pitch definieras av ekvationen P = 1/βMC, där βM är spiralformade vridande kraften (HTP) och C är molar bråkdel av den kirala dopanten. Baserat på detta begrepp, olika kiral dopants som kan reagera på olika stimuli som ljus5,6,7,8, värme9, magnetiska fält10och gas11 har utvecklats. Sådana egenskaper är potentiellt användbara för olika applikationer såsom sensorer12 och lasrar13,14,15 bland annat16,17,18 .
Nyligen har utvecklat vi den första redox-lyhörd kirala dopämne FcD (figur 1A)19 som kan ändra dess HTP värde i svar på redoxreaktioner. FC D består av en Ferrocen enhet, som kan genomgå reversibel redox reaktioner20,21,22, och en binaphthyl enhet, som är kända för att uppvisa hög HTP värde23. Cholesteric LC dopade med FcD, i närvaro av en stödjande elektrolyt, kan ändra dess speglar färg inom 0,4 s och återställa dess ursprungliga färg i 2,7 s begäran spänning + 1,5 och 0 V, respektive. Den hög reaktionshastighet och låg driftspänning observerats för enheten saknar motstycke bland alla andra cholesteric LC-enheten hittills rapporteras.
En av de viktiga tillämpningarna av cholesteric LCs är i reflekterande skärmar, vars energikonsumtion är mycket lägre än de konventionella LC-displayerna. För detta ändamål bör cholesteric LCs ändra dess speglar färg med elektriska stimuli. Men använda de flesta av metoderna som tidigare en elektrisk koppling mellan de tillämpade elektriska stimuli och värd LC molekylerna, vilket kräver hög spänning över 40 V24,25,26,27 ,28. För användning av den elektriskt lyhörd kirala dopämne finns det endast några exempel29,30 inklusive vårt tidigare arbete31, som också kräver hög spänning med låg responstid. Med tanke på dessa tidigare verk, utförandet av våra FcD-dopade cholesteric LC enhet, särskilt för snabb färg modulering hastigheten (0,4 s) och låg driftspänning (1,5 V), är en banbrytande prestation som kan kraftigt bidra till utvecklingen av nästa generation reflekterande skärmar. I denna detaljerade protokoll visar vi fabrication processerna och de operativa procedurerna som prototyp cholesteric LC display enheter.

<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 visar en metod för att tillverka en prototyp reflekterande visningsenhet som innehåller cholesteric flytande kristaller (LC) som en aktiv komponent. Cholesteric LC består av en nematic LC 4'-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redox-lyhörd kirala dopämne (FcD) och en stödjande elektrolyt 1-etyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (singlemaltsthlm-OTf). Den viktigaste komponenten är FcD. Denna molekyl ändras dess spiralformade vridande kraft (HTP) värde i svar på redoxreaktioner. Därför tillåta jordbaserad elektrokemiska redoxreaktioner i LC blandningen för enheten att ändra dess speglar färg som svar på elektriska stimuli. LC blandningen introducerades, en capillary handling i en sandwich-typ ITO glas cell bestående av två glasskivor med mönstrade indium tinoxiden (ITO) elektroder, varav den ena var belagda med poly(3,4-ethylenedioxythiophene) -co-poly (etylen glykol) dopade med perklorat (PEDOT+). Vid ansökan av 1,5 V, speglar färgen på enheten ändras från blå (467 nm) till grön (485 nm) i 0,4 s. efterföljande ansökan av 0 V in enheten återställa den ursprungliga blå färgen i 2.7 s. Denna enhet kännetecknas av sitt snabbaste elektriska svar och lägst spänning bland någon tidigare rapporterats cholesteric LC enhet. Denna enhet skulle kunna bana väg för utvecklingen av nästa generation reflekterande skärmar med låg energi förbrukning.

Fotografier, transmittans spectra och tid beroende transmittans ändra profiler på 510 nm samlas för LC-enheten som innehåller FcD-dopade (3,1 mol %) cholesteric LC i närvaro av singlemaltsthlm-OTf (3,0 mol %) under spänning ansökan cyklerna mellan 0 och + 1,5 V vid 37 ° C.
LC blandningen som innehåller FcD (3,1 mo...

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

Ett protokoll för tillverkning av en reflekterande cholesteric flytande kristallin display-enhet som innehåller en redox-lyhörd kirala dopämne möjliggör snabb och låg spänning drift presenteras.

En elektrokemisk Cholesteric flytande kristallin anordning för snabb och låg spänning färg modulering

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

Cholesteric flytande kristaller är kända för att ha ljusa reaktionsfärger, och den snabba färgmoduleringen är viktig för utvecklingen av nästa generations reflekterande displayer. Vår metod möjliggör den snabbaste färgmoduleringen med den lägsta driftspänningen som någonsin rapporterats för cholesteriska flytande kristaller. Nyckeln är FcD.En kiral dopant med redox-responsiv spiralformad vridkraft. Demonstrera förfarandet kommer att Shoichi Tokunaga, en postdoc, och Mengyan Zeng, en doktorand från vårt laboratorium. För att börja förbereda den cholesteric flytande kristall blandningen, placera 84.6 milligram 5OCB och 5.922 milligram fcD i en 10 milliliter glas injektionsflaska.I en separat injektionsflaska, lös 12,9 milligram EMIm-OTf i 10 milliliter av diklormetan. Överför 2,1 milliliter av EMIm-OTf-lösningen till blandningen av flytande kristaller, och blanda komponenterna väl genom att försiktigt skaka injektionsflaskan. Täck sedan injektionsflaskan med aluminiumfolie, och stansa flera hål i folien med en nål.Värm lösningen vid 80 grader celsius i en timme för att avdunsta större delen av DCM. Sätt injektionsflaskan under vakuum, och fortsätt värma den i ytterligare en timme för att ta bort resterande DCM för att få en klar, orange flytande kristallblandning. Nästa, att börja förbereda ITO glas, skär en 10 av 10 millimeter glasbit mönstrad med ITO i önskad form, och en 10 av 12 millimeter bit av standard ITO glas.Placera båda bitarna av ITO-glas i det utspädda ytaktiva utan att låta dem röra. Kombinera 60 milliliter av en alkalisk ytaktiva lösning, och 240 milliliter ultra pure water i en 500 milliliter glasbehållare. Sonikera plattorna i utspädd alkaliska tensid i 30 minuter.Sedan dekantera ytaktiva, och skölj plattorna med 200 milliliter portioner ultra rent vatten. Utför denna sköljningsprocedur tre gånger totalt. Fyll på behållaren med 300 milliliter ultra rent vatten.Sonikera plattorna i 20 minuter. Och dekantera vattnet. Tvätta plattorna i ultra rent vatten på detta sätt tre gånger totalt.Torka slutligen de rena plattorna med en ström av kvävegas och förvara dem i rena, disponibla petriskålar. Förvara disken i en ren exsiccator. Till att börja förbereda cellen, sonikera en 0,7 procent genom väga spridning av PEDOT i nitrometan i 60 minuter för att säkerställa att polymeren är väl dispergerad.Sedan, fixa den rena standarden ITO glas på en spin coater, och ta bort damm från ITO belagd yta med ett kväve blåspistol. Applicera noggrant 50 mikroliter av ny sonicated PEDOT-spridning på ITO-ytan och snurra pälsen plattan vid 1000 RPM i 60 sekunder. Låt den belagda plattan sitta i omgivande luft i en timme efteråt.Därefter fixar den mönstrade ITO-plattan i en gnidmaskin utrustad med en rayonduk. Grundligt gnugga ITO mönstrad yta under en ström av kvävegas. Sedan, i ett dammfritt område, blanda en droppe optiskt lim med en liknande storlek kvantitet 5 mikrometer borosilikat glaspärlor.Lägg PEDOT-belagd plåt med framsidan upp på arbetsutrymmet. Applicera ca 0,2 kubikmillimeter av limblandningen på varje hörn av en smal sida av plattan. Applicera ytterligare två portioner av självhäftande åtta millimeter bort från den sidan för att bilda en åtta gånger 10 millimeters rektangel på plattan.Placera den mönstrade ITO-plattan med framsidan nedåt på limmet med en kant i linje med dropparna halvvägs längs PEDOT-belagd platta så att plattorna räknas upp med cirka två millimeter. Tryck försiktigt ner cellens hörn för att uppnå en enhetlig klyfta mellan plattorna som indikeras av försvinnandet av fransmönstret i cellen. Eradiate cellen med 365 nanometer UV-ljus i 20 sekunder för att ställa in limmet.Värm cellen på en värmeplatta vid 100 grader celsius i tre timmar för att avsluta härdningen av limmet. Slutligen ansluta ledande ledningar utrustade med aligator klipp till den exponerade ITO ytan på varje platta genom ultraljud sautering. Använd isolerande tejp för att fixera glascellens trådar till ett mikroskopsglas för enklare hantering senare.Värm ITO-glaset, en liten spatel och den cholesteriska flytande kristallblandningen vid 80 grader celsius i 10 till 15 minuter. Sedan, snabbt överföra en liten mängd av den varma cholesteric flytande kristall blandningen till gapet mellan plattorna med den uppvärmda spatel. Cellen kommer att fylla genom kapillär åtgärd i ca 60 sekunder.När cellen är full, minska scenen temperaturen till 37 grader celsius och vänta på cellen att stabilisera vid den temperaturen. Applicera ren kraft genom att försiktigt trycka på mitten av enheten med flytande kristaller för att se den ljusa reflekterade färgen. Placera sedan enheten ovanpå det heta stadiet under ett digitalt optiskt mikroskop med den mönstrade sidan av enheten vänd mot linsen.Anslut de mönstrade och PEDOT belagda plattorna till de positiva och negativa terminalerna i en poteniostat respektive. Konfigurera poteniostaten så att den växlar mellan att applicera 1,5 volt i fyra sekunder, och 0 volt i åtta sekunder. Observera och registrera färgförändringen av vätska kristall enheten med det digitala mikroskopet medan cykling spänningen.Därefter ställer du in en UV-vis-spektrofotometer för att skanna transmittans från 800 till 300 nanometer. Sätt en liten domkraft i provet facket för att hålla den heta scenen. Placera enheten med flytande kristaller på en värmeplatta för att hålla värmen och skaffa en bakgrundsmätning av det tomma varma stadiet.Sedan, ladda enheten tillbaka i det varma stadiet och placera den i spektrometern med den mönstrade sidan vänd mot balken. Använd en mörk trasa för att täcka luckor mellan provkammarens dörr och ledningarna. Vänta några minuter för enheten att stabiliseras vid 37 grader celsius.Justera vid behov läget för det varma stadiet för att maximera transmittansen. Sedan, skaffa ett första spektrum av transmittans genom enheten. Därefter applicerar du en 1,5 volt på enheten i fyra sekunder och omedelbart skaffar ett transmittansspektrum.När mätningen är klar, applicera 0 volt på enheten i åtta sekunder och skaffa ett annat spektrum. Slutligen, rekord procent transmittans vid 510 nanometer över tiden medan cykling spänningen mellan 1,5 volt i fyra sekunder och 0 volt i åtta sekunder fem gånger. Den cholesteric flytande kristall dopade med en kiral ferrocene binaphtol komplex, verkade klarblå och hade en reflektion band centrerad på 467 nanometer.Tillämpa 1,5 volt till en ITO elektrod i kontakt med flytande kristalllösning, skiftade reflektorbandet att centrera på 485 nanometer. Den oxiderade cholesteric flytande kristallen verkade ljusa cyan till grönt mot den ooxiderade blå omgivningen. Reflektansbandet skiftade tillbaka till 467 nanometer vid applicering av 0 volt på elektroden med en motsvarande återhämtning av den blå reflektionsfärgen.Transmittans minskade blygsamt med upprepade cykler på grund av ökande orientational störning, men detta reparerades genom att tillämpa en ren kraft till enheten. Färgbytet från blått till cyan inträffade på 0,4 sekunder, och returbytet tog 2,7 sekunder. Omväxlande på 1,5 volt i 0,5 sekunder, och 0 volt under fem sekunder resulterade i en blinkande elektrod.Vid försök till ingreppet, var försiktig när du monterar cellen. Cellens kvalitet bestämmer kvaliteten på visningsbilden av enheten. Du kan identifiera lämpligt spänningsområde för att använda enheten med hjälp av cyklisk voltametri.Röntgen för elektronspektroskopin kan bekräfta att uppkomst av den oxiderade delen i det flytande kristallina materialet. Genom att exakt trimma den kemiska strukturen hos den redox-responsiva chirol dopant och andra komponenter kan vi utveckla nya typer av reflekterande displayer, såsom fullfärgs e-papper. Ytterligare undersökning av mekanismen för våra chirol dopant, kan fördjupa den grundläggande vetenskapen om cholesteric flytande kristaller där den molekylära mekanismen för chirol induktion är fortfarande oklart.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Dynamic Electrochemical Measurement of Chloride Ions

Dynamisk elektrokemisk mätning av kloridjoner

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

Syntes programmerbara Main-kedjan Liquid-kristallina Elastomers hjälp av en två-stegs Tiol-akrylat Reaktion

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

Elektroimpedansspektroskopi som ett verktyg för elektrokemisk hastighet konstant uppskattning

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

Ftalsyra Ester-bindande DNA Aptamer urval, karakterisering och för att en elektrokemisk 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

Syntes och prestanda karakteriseringar av övergång metall enda Atom katalysator för elektrokemisk CO2 minskning

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

Mikroflödessystem beredning av flytande kristallin Elastomer ställdon

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

Beredning av Grafenstödda mikrobrunn-Vätskeceller för in situ -transmissionselektronmikroskopi

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

Hög kontrast och snabb Photorheological växling av en twist-Bend Nematic flytande kristall

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 termoelektrokemisk cell för skörd lågvärdig värme under Isothermal Operation

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 en applikation för att förstärka spektraldata via Franck-Condon Lineshape-analys och färganalys

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