Name: high-contrast and fast photorheological switching of a twist-bend nematic liquid crystal
Uploaded: 2019-10-31T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about High-Contrast and Fast Photorheological Switching of a Twist-Bend Nematic Liquid Crystal at JoVE.com

Este trabalho foi apoiado pelo projeto bilateral de pesquisa conjunta HAS-JSPS. O apoio financeiro das subvenções NKFIH PD 121019 e FK 125134 é reconhecido.

1. Preparação de superfícies esfregadas para alinhar moléculas LC planarly
<ol><li>Prepare substratos de vidro limpo.<ol>
<li>Corte os substratos de vidro usando um cortador de vidro à base de diamantes(Mesa de Materiais)em pequenos pedaços quadrados com tamanhos médios de 1 cm x 1 cm. Lave-os por somsiato a 38 kHz ou 42 kHz em um detergente alcalino (Mesa de Materiais, diluído em água em um detergente: relação de volume de água de 1:3) e enxaguar com água destilada repeti...

<ol>
	<li>Grindy, S. C., Holten-Andersen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-inspired+metal-coordinate+hydrogels+with+programmable+viscoelastic+material+functions+controlled+by+longwave+UV+light.">Bio-inspired metal-coordinate hydrogels with programmable viscoelastic material functions controlled by longwave UV light.</a> Soft Matter. 13, 4057-4065 (2017).</li><li>Rosales, A. M., Mabry, K. M., Nehls, E. M., Anseth, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoresponsive+elastic+properties+of+azobenzene-containing+poly(ethylene-glycol)-based+hydrogels.">Photoresponsive elastic properties of azobenzene-containing poly(ethylene-glycol)-based hydrogels.</a> Biomacromolecules. 16, 798-806 (2015).</li><li>Chang, D., Yan, W., Yang, Y., Wang, Q., Zou, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+light-controllable+intelligent+gel+based+on+simple+spiropyran-doped+with+biocompatible+lecithin.">Reversible light-controllable intelligent gel based on simple spiropyran-doped with biocompatible lecithin.</a> Dyes and Pigments. 134, 186-189 (2015).</li><li>Irie, M., Hirano, Y., Hashimoto, S., Hayashi, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoresponsive+Polymers.+2.+Reversible+Solution+Viscosity+Change+of+Polymamides+Having+Azobenzene+Residues+in+the+Main+Chain.">Photoresponsive Polymers. 2. Reversible Solution Viscosity Change of Polymamides Having Azobenzene Residues in the Main Chain.</a> Macromolecules. 14, 262-267 (1981).</li><li>Ito, S., Akiyama, H., Sekizawa, R., Mori, M., Yoshida, M., Kihara, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-Induced+Reworkable+Adhesives+Based+on+ABA-type+Triblock+Copolymers+with+Azopolymer+Termini.">Light-Induced Reworkable Adhesives Based on ABA-type Triblock Copolymers with Azopolymer Termini.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 10, 32649-32658 (2018).</li><li>Yamamoto, T., Norikane, Y., Akiyama, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photochemical+liquefaction+and+softening+in+molecular+materials,+polymers,+and+related+compounds.">Photochemical liquefaction and softening in molecular materials, polymers, and related compounds.</a> Polymer Journal. 50, 551-562 (2018).</li><li>Petr, M., Helgeson, M. E., Soulages, J., McKinley, G. H., Hammond, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Viscoelastic+Switching+of+an+Ambient+Temperature+Range+Photoresponsive+Azobenzene+Side-chain+Liquid+Crystal+Polymer.">Rapid Viscoelastic Switching of an Ambient Temperature Range Photoresponsive Azobenzene Side-chain Liquid Crystal Polymer.</a> Polymer. 54, 2850-2856 (2013).</li><li>Han, G. G. D., Li, H., Grossman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optically+controlled+long-term+storage+and+release+of+thermal+energy+in+phase-change+materials.">Optically controlled long-term storage and release of thermal energy in phase-change materials.</a> Nature Communications. 8, 1-10 (2017).</li><li>Akiyama, H., Yoshida, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photochemically+Reversible+Liquefaction+and+Solidification+of+Single+Compounds+Based+on+a+Sugar+Alcohol+Scaffold+with+Multi+Azo-Arms.">Photochemically Reversible Liquefaction and Solidification of Single Compounds Based on a Sugar Alcohol Scaffold with Multi Azo-Arms.</a> Advanced Materials. 24, 2353-2356 (2012).</li><li>Akiyama, 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=Photochemically+reversible+liquefaction+and+solidification+of+multiazobenzene+sugar-alcohol+derivatives+and+application+to+reworkable+adhesives.">Photochemically reversible liquefaction and solidification of multiazobenzene sugar-alcohol derivatives and application to reworkable adhesives.</a> ACS Applied Materials and Interfaces. 6, 7933-7941 (2014).</li><li>Akiyama, H., Fukata, T., Yamashita, A., Yoshida, M., Kihara, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reworkable+adhesives+composed+of+photoresponsive+azobenzene+polymer+for+glass+substrates.">Reworkable adhesives composed of photoresponsive azobenzene polymer for glass substrates.</a> Journal of Adhesion. 93, 823-830 (2017).</li><li>Norikane, Y., 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=Photoinduced+Crystal-to-Liquid+Phase+Transitions+of+Azobenzene+Derivatives+and+Their+Application+in+Photolithography+Processes+through+a+Solid-Liquid+Patterning.">Photoinduced Crystal-to-Liquid Phase Transitions of Azobenzene Derivatives and Their Application in Photolithography Processes through a Solid-Liquid Patterning.</a> Organic Letters. 16, 5012-5015 (2014).</li><li>Kim, D. Y., Lee, S. A., Kim, H., Kim, S. M., Kim, N., Jeong, K. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+azobenzene-based+photochromic+liquid+crystalline+amphiphile+for+a+remote-controllable+light+shutter.">An azobenzene-based photochromic liquid crystalline amphiphile for a remote-controllable light shutter.</a> Chemical Communications. 51, 11080 (2015).</li><li>Saito, 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=Light-melt+adhesive+based+on+dynamic+carbon+frameworks+in+a+columnar+liquid-crystal+phase.">Light-melt adhesive based on dynamic carbon frameworks in a columnar liquid-crystal phase.</a> Nature Communications. 7, 1-7 (2016).</li><li>Peng, S., Guo, Q., Hughes, T. C., Hartley, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+Photorheological+Lyotropic+Liquid+Crystals.">Reversible Photorheological Lyotropic Liquid Crystals.</a> Langmuir. 30, 866-872 (2014).</li><li>Ito, S., Yamashita, A., Akiyama, H., Kihara, H., Yoshida, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Azobenzene-Based+(Meth)acrylates:+Controlled+Radical+Polymerization,+Photoresponsive+Solid&#8211;Liquid+Phase+Transition+Behavior,+and+Application+to+Reworkable+Adhesives.">Azobenzene-Based (Meth)acrylates: Controlled Radical Polymerization, Photoresponsive Solid&#8211;Liquid Phase Transition Behavior, and Application to Reworkable Adhesives.</a> Macromolecules. 51, 3243-3253 (2018).</li><li>Yue, Y., Norikane, Y., Azumi, R., Koyama, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light-induced+mechanical+response+in+crosslinked+liquid-crystalline+polymers+with+photoswitchable+glass+transition+temperatures.">Light-induced mechanical response in crosslinked liquid-crystalline polymers with photoswitchable glass transition temperatures.</a> Nature Communications. 9, 1-8 (2018).</li><li>Lee, H. Y., Diehn, K. K., Sun, K., Chen, T., Raghavan, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversible+Photorheological+Fluids+Based+on+Spiropyran-Doped+Reverse+Micelles.">Reversible Photorheological Fluids Based on Spiropyran-Doped Reverse Micelles.</a> Journal of the American Chemical Society. 133, 8461-8463 (2011).</li><li>Su, X., Cunningham, M. F., Jessop, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Switchable+viscosity+triggered+by+CO2+using+smart+worm-like+micelles.">Switchable viscosity triggered by CO2 using smart worm-like micelles.</a> Chemical Communications. 49, 2655-2657 (2013).</li><li>Cho, M. Y., Kim, J. S., Choi, H. J., Choi, S. B., Kim, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultraviolet+light-responsive+photorheological+fluids:+as+a+new+class+of+smart+fluids.">Ultraviolet light-responsive photorheological fluids: as a new class of smart fluids.</a> Smart Materials and Structures. 26, 1-8 (2017).</li><li>Oh, 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=A+simple+route+to+fluids+with+photo-switchable+viscosities+based+on+a+reversible+transition+between+vesicles+and+wormlike+micelles.">A simple route to fluids with photo-switchable viscosities based on a reversible transition between vesicles and wormlike micelles.</a> Soft Matter. 9, 5025-5033 (2013).</li><li>Akamatsu, M., 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=Photoinduced+viscosity+control+of+lecithin-based+reverse+wormlike+micellar+systems+using+azobenzene+derivatives.">Photoinduced viscosity control of lecithin-based reverse wormlike micellar systems using azobenzene derivatives.</a> RSC Advances. 8, 23742-23747 (2018).</li><li>Song, B., Hu, Y., Zhao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+single-component+photo-responsive+fluid+based+on+a+gemini+surfactant+with+an+azobenzene+spacer.">A single-component photo-responsive fluid based on a gemini surfactant with an azobenzene spacer.</a> Journal of Colloid and Interface Science. 333, 820-822 (2009).</li><li>Borshch, V., 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=Nematic+twist-bend+phase+with+nanoscale+modulation+of+molecular+orientation.">Nematic twist-bend phase with nanoscale modulation of molecular orientation.</a> Nature Communications. 4, 2635-2643 (2013).</li><li>Panov, V. P., 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=Spontaneous+Periodic+Deformations+in+Nonchiral+Planar-Aligned+Bimesogens+with+a+Nematic-Nematic+Transition+and+a+Negative+Elastic+Constant.">Spontaneous Periodic Deformations in Nonchiral Planar-Aligned Bimesogens with a Nematic-Nematic Transition and a Negative Elastic Constant.</a> Physical Review Letters. 105, 1-4 (2010).</li><li>Aya, 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=Fast-and-Giant+Photorheological+Effect+in+a+Liquid+Crystal+Dimer.">Fast-and-Giant Photorheological Effect in a Liquid Crystal Dimer.</a> Advanced Materials Interfaces. 6, 1-7 (2019).</li><li>Ishiba, K., 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=Photoliquefiable+ionic+crystals:+A+phase+crossover+approach+for+photon+energy+storage+materials+with+functional+multiplicity.">Photoliquefiable ionic crystals: A phase crossover approach for photon energy storage materials with functional multiplicity.</a> Angewandte Chemie International Edition. 54, 1532-1536 (2015).</li><li>Zhou, 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=Photoswitching+of+glass+transition+temperatures+of+azobenzene-containing+polymers+induces+reversible+solid-to-liquid+transitions.">Photoswitching of glass transition temperatures of azobenzene-containing polymers induces reversible solid-to-liquid transitions.</a> Nature Chemistry. 9, 145-151 (2017).</li></ol>

Conforme revelado na Figura 1,CB6OABOBu é um material foto-responsivo com eu, N, TB, e cry seqüências de fase após o resfriamento. Uma vez que a ordenação local destas fases difere significativamente, espera-se que a mudança foto-conduzida de propriedades reológicas exicupe um bom contraste viscoelástico. Para investigar quantitativamente isso, foram realizadas medições fotológicas.
Primeiro, consideramos os dados reológicos medidos no escuro (<strong...

Materiais mecânicos inteligentes com a capacidade de mudar suas propriedades viscoelásticas em resposta à variação ambiental geraram um enorme interesse entre os pesquisadores. A comutabilidade é considerada o fator material mais importante, que oferece robustez da resposta mecânica repetitiva em organismos vivos. Até à data, materiais artificiais com funções versáteis foram concebidos apelando à matéria mole (ou seja, hidrogéis fotoresponsivos1,2,3,polímeros4,5, 6,7,8,9,10,11, cristais líquidos [LCs]9,10,11, 12,13,14,15,16,17,micelles pH-responsivo18,19,20 ,21,22,e surfactants23). No entanto, esses materiais sofrem de mais de um dos seguintes problemas: falta de reversibilidade, baixa relação de contraste de comutação de viscoelasticidade, baixa adaptividade e velocidade de comutação lenta. Nos materiais convencionais, existe uma troca entre a relação de contraste de comutação de viscoelasticidade e velocidade de comutação; assim, a concepção de materiais que abrangem todos estes critérios com alto desempenho é um desafio. Realizar materiais com a oniscapacidade acima mencionada, selecionar ou projetar moléculas que carregam naturezas emergentes de alta fluidez (propriedade viscosa) e rigidez (propriedade elástica) é essencial.
Cristais líquidos são sistemas ideais com um número potencialmente grande de fases cristalinas e sólidas líquidas que podem ser afinadas pelo design molecular. Isso permite estruturas auto-montadas em diferentes escalas de comprimento em determinadas fases lc. Por exemplo, enquanto lcs neosos de alta simetria (NLCs) apresentam baixa viscosidade e elasticidade por causa de sua ordem espacial de curto alcance, LCs colunaares ou smíticos de alta simetria mostram alta viscosidade e elasticidade devido a um e bidimensional de longo alcance periodicidades. Espera-se que, se os materiais LC podem ser alternados entre duas fases com grandes diferenças em suas propriedades viscoelásticas, então um material inteligente viscoelástico com alto desempenho pode ser alcançado. Alguns exemplos foram relatados9,10,11,12,13,14,15.
Este artigo demonstra a preparação de um material lc fotorelelógico com uma sequência de fase de isotrópico (I)-nematic (N)-twist-bend nematic (TB)24-crystal (Cry) ao resfriamento (e vice-versa após o aquecimento), que exibe rápido e reversível comutação viscoelástica em resposta à luz. Aqui são apresentados os métodos de medição da viscoelasticidade e uma ilustração da relação estrutura-viscoelasticidade microscópica. Os detalhes são descritos nas seções representativas de resultados e discussão.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>21-401-10</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td></td>
			<td>Microspatula</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AL1254</td>
			<td>JSR</td>
			<td></td>
			<td>Planar alignment agent for liquid crystals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BX53P</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>Polarising microscope with transmission/epi-illumination units</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Discovery DSC 25P</td>
			<td>TI instruments</td>
			<td></td>
			<td>Photo-DSC equipment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass cutter PRO-1A</td>
			<td>Sankyo</td>
			<td></td>
			<td>A diamond-based glass cutter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HS82</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td></td>
			<td>hot stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MCR502</td>
			<td>Anton Paar</td>
			<td></td>
			<td>A commercial rheometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRJ-100S</td>
			<td>EHC</td>
			<td></td>
			<td>Rubbing machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Norland Optical Adhesive 65, 81</td>
			<td>Norland Products</td>
			<td></td>
			<td>Photoreactive adhesions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OmniCure S2000</td>
			<td>Excelitas Technologies</td>
			<td></td>
			<td>A commericial high-pressure mercury vapor short arc lamp. Maximum 70 mW/cm^2.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PILATUS 6M</td>
			<td>Dectris</td>
			<td></td>
			<td>Hybrid photon counting detector for X-ray diffraction dectection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>S1126</td>
			<td>Matsunami Glass</td>
			<td></td>
			<td>Glass substrate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SC-158H</td>
			<td>EHC</td>
			<td></td>
			<td>Spin coater</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SCAT-20X</td>
			<td>DKS</td>
			<td></td>
			<td>Alkaline detergent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SLUV-4</td>
			<td>AS ONE</td>
			<td></td>
			<td>Low-pressure mercury vapor short arc lamp</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-208</td>
			<td>Technovision</td>
			<td></td>
			<td>Ultraviolet-ozone (UV-O3) cleaner</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-contrast and fast photorheological switching of a twist-bend nematic liquid crystal

Materiais viscoelásticos inteligentes que respondem a estímulos específicos são uma das classes mais atraentes de materiais importantes para tecnologias futuras, como tecnologias de adesão switchable demanda, atuadores, embreagens moleculares e massa nano-/microscópica Transportadores. Recentemente verificou-se que através de uma transição sólida-líquido especial, propriedades reológicas podem apresentar mudanças significativas, proporcionando assim materiais viscoelásticos inteligentes adequados. Entretanto, projetar materiais com tal propriedade é complexo, e os tempos de comutação para a frente e para trás são geralmente longos. Portanto, é importante explorar novos mecanismos de trabalho para realizar transições de líquido sólido, encurtar o tempo de comutação e aumentar o contraste de propriedades reológicas durante a mudança. Aqui, observa-se uma transição de fase cristal-líquido induzida pela luz, que se caracteriza por meio de microscopia luminosa polarizadora (POM), fotoreometria, calómetria de digitalização fotodiferencial (foto-DSC) e difração de raios-X (XRD). A transição de fase cristal-líquido induzida pela luz apresenta características-chave, como (1) comutação rápida de fases cristalinas e líquidas para reações para a frente e para trás e (2) uma alta relação de contraste de viscoelasticidade. Na caracterização, a POM é vantajosa ao oferecer informações sobre a distribuição espacial das orientações das moléculas LC, determinar o tipo de fases cristalinas líquidas que aparecem no material e estudar a orientação dos LCs. Photorheometry permite a medição das propriedades reológicas de um material estímulos leves e pode revelar as propriedades de comutação fotoreológicas dos materiais. Photo-DSC é uma técnica para investigar informações termodinâmicas de materiais na escuridão e irradiação de luz. Por fim, a XRD permite o estudo de estruturas microscópicas de materiais. O objetivo deste artigo é apresentar claramente como preparar e medir as propriedades discutidas de um material fotorheológico.

Imagens POM, dados fotoréométricos, dados foto-DSC e perfis de intensidade XRD foram coletados na escuridão durante a variação de temperatura e enquanto brilhavam a luz UV. A Figura 1a,b representa a estrutura do CB6OABOBu, com sua sequência de fase e possíveis conformações otimizadas pelo campo de força MM2 no programa de modelagem (por exemplo, ChemBio3D).
Quando cb6oabobu está no trans-estado, dois estados conformação sustentrionai...

Watch this Scientific Journal Video about High-Contrast and Fast Photorheological Switching of a Twist-Bend Nematic Liquid Crystal at JoVE.com

High-Contrast and Fast Photorheological Switching of a Twist-Bend Nematic Liquid Crystal

Este protocolo demonstra a preparação de um material fotoreológico que exibe uma fase sólida, várias fases cristalinas líquidas e uma fase líquida isotrópica, aumentando a temperatura. Aqui são apresentados métodos para medir a relação estrutura-viscoelasticidade do material.

Troca fotorologia de alto contraste e rápida de um cristal líquido nematic de curvatura

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

Este protocolo explica como caracterizar as propriedades de alongamento viscoelástico de cristais líquidos, e ajuda a responder a perguntas-chave sobre como desenvolver novos materiais fotorreheológicos. A principal vantagem deste método é que as propriedades reológicas e propriedades estruturais relevantes podem ser medidas sob estímulos leves em tempo real, permitindo o registro do comportamento de comutação fotorreheológica. Antes de iniciar o procedimento, use um cortador de vidro à base de diamante para cortar substratos de vidro com tamanhos médios de um por um centímetro, e lave as peças a 38 ou 42 kilohertz em um detergente alcalino.Em seguida, enxágue os substratos com 10 lavagens de cinco minutos com sônica em água fresca destilada por lavagem, e submá-los ao UV-ozônio por pelo menos 10 minutos. Para adicionar uma camada de alinhamento planar, use uma pipeta para dispensar um mililitro de uma solução de alinhamento planar de poliamida em gotículas de 20 microliteres em cada substrato de vidro limpo. Use imediatamente um reveste de spin para girar uma camada de alinhamento de aproximadamente 20 nanômetros de espessura sobre os substratos.No final do giro, asse os substratos de vidro revestido a 80 graus Celsius por 60 minutos para remover o solvente, seguido de cura por pelo menos 60 minutos a 180 graus Celsius. Em seguida, use uma máquina de esfregar pano de rayon para esfregar os substratos nos parâmetros apropriados. Adicione 100 microliters de um adesivo fotoretivo e 0,1 miligrama de partículas de vidro de cinco milímetros de diâmetro em um novo substrato de vidro, e use a ponta de um clipe de papel para misturar os materiais.Transfira o material misto para quatro cantos da célula do substrato de vidro para ajustar a abertura celular, e use uma lâmpada de arco de vapor de mercúrio de baixa pressão ou um UV levado a iluminar a célula com um comprimento de onda de 365 nanômetros. Após a iluminação, coloque a célula em um estágio quente e coloque a temperatura-alvo do palco para aquecer a célula a uma temperatura acima da transição de fase nemática líquida isotropica. Ao final da transição de fase, transfira todo o material de cristal líquido de 0,2 a 10 microliter para uma superfície aberta da célula.Use uma microspatula para empurrar os materiais em direção à entrada da célula para obter contato entre o material de cristal líquido e a entrada da célula. Em seguida, espere que o material de cristal líquido preencha a célula por força capilar. Para caracterização da textura das células de cristal líquido, coloque as amostras no estágio quente para controlar a temperatura da amostra com uma precisão de mais ou menos 0,1 kelvin sob um microscópio de luz polarizador.Use uma câmera de cores digital e um epi-iluminador UV para gravar sequencialmente as texturas durante o resfriamento e aquecimento com e sem irradiação UV. Para a medição reológica das amostras, primeiro realize a inércia de geometria e zero calibrações de lacunas dentro do software de acordo com as instruções do fabricante. Em seguida, pese 250 miligramas da amostra cb6OABOBu em pó.Em seguida, carregue a amostra na placa de quartzo base do reômetro e coloque a temperatura da câmara amostral em um valor acima do ponto de transição de fase isotrópico-nemática. Em seguida, defina um valor de lacuna para se aproximar da placa de medição para a placa de quartzo base para sanduíche da amostra. Use lenços de laboratório de papel para aparar qualquer amostra em excesso que esteja fora da lacuna quando a placa de medição parar na posição de corte.Para realizar a medição, irradie a amostra a 365 nanômetros, medindo a comutação fotorrehelógica de CB6OABOBu usando a lâmpada de arco de vapor de mercúrio de alta pressão. Na fase nemática, percebe-se um alinhamento uniaxial das moléculas. Ao diminuir a temperatura para a curva de torção na escuridão, forma-se um padrão listrado, no qual as listras correm paralelamente à direção de esfregar da célula de cristal líquido.Uma diminuição ainda maior da temperatura leva à cristalização. A irradiação com luz UV altera a conformação de um estado trans para um cis, resultando em variação de fase e, portanto, variação da textura, com a luz UV transformando a textura listrada para o estado alinhado uniaxial da fase nemática ao começar da fase de curva de torção. Desligar a luz UV permite que as moléculas relaxem e reentrem no estado trans, resultando na reforma da textura listrada da fase twist-bend.A medição da viscosidade efetiva do CB6OABOBu em várias condições revela a dependência da temperatura da viscosidade efetiva da tesoura. Aqui pode ser observada a dependência do estresse da tesoura efetiva em diferentes temperaturas durante a primeira e segunda corridas. Neste gráfico, mostra-se a variação entre a viscosidade eficaz da tesoura desencadeada pela irradiação UV em diferentes temperaturas.E esses gráficos ilustram as curvas de comutação da viscosidade de tesoura eficaz em uma escala de log a duas temperaturas diferentes. Para obter dados confiáveis, é crucial calibrar o reômetro logo antes de adquirir medições. Uma ideia para estudos futuros sobre dimers fotosensíveis é verificar um espectro dielétrico de banda larga que poderia dar uma visão da dinâmica molecular sobre as diferentes fases e condições de iluminação.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (UPLC-HRMS)

Untargeted Metabolomics from Biological Sources Using Ultraperformance Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry UPLC-HRMS

Metabolomics irrelevantes de fontes biológicas Usando UltraPerformance cromatografia líquida de alta resolução Espectrometria de Massa (UPLC-HRMS)

Here we present a workflow to analyze the metabolic profiles for biological samples of interest including; cells, serum, or tissue. The sample is first ...

Química

Isolation and Preparation of Bacterial Cell Walls for Compositional Analysis by Ultra Performance Liquid Chromatography

Isolamento e Preparação de Paredes Celulares Bacterianas para Análise Composicional por Cromatografia Líquida de Ultra Desempenho

The bacterial cell wall is critical for the determination of cell shape during growth and division, and maintains the mechanical integrity of cells in the ...

Synthesis and Exfoliation of Discotic Zirconium Phosphates to Obtain Colloidal Liquid Crystals

Síntese e esfoliação da discotic Zircônio Fosfatos obter cristais coloidais líquidos

Due to their abundance in natural clay and potential applications in advanced materials, discotic nanoparticles are of interest to scientists and ...

A Method to Manipulate Surface Tension of a Liquid Metal via Surface Oxidation and Reduction

Um Método para Manipular a Tensão Superficial de um Metal Líquido via Oxidação e Redução Superficial

Controlling interfacial tension is an effective method for manipulating the shape, position, and flow of fluids at sub-millimeter length scales, where ...

Microfluidic Pneumatic Cages: A Novel Approach for In-chip Crystal Trapping, Manipulation and Controlled Chemical Treatment

Gaiolas pneumáticas microfluídicos: uma nova abordagem para In-chip de cristal Trapping, Manipulação e controlada Tratamento Químico

The precise localization and controlled chemical treatment of structures on a surface are significant challenges for common laboratory technologies. ...

High Pressure Single Crystal Diffraction at PX^2

Alta Pressão Único Difração de Cristal no PX ^ 2

In this report we describe detailed procedures for carrying out single crystal X-ray diffraction experiments with a diamond anvil cell (DAC) at the ...

A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography (HPLC)

A Straightforward Method for Glucosinolate Extraction and Analysis with High-pressure Liquid Chromatography HPLC

Um método simples para glucosinolatos Extracção e análise com cromatografia líquida de alta pressão (HPLC)

Glucosinolates are a well-studied and highly diverse class of natural plant compounds. They play important roles in plant resistance, rapeseed oil ...

A Convenient Method for Extraction and Analysis with High-Pressure Liquid Chromatography of Catecholamine Neurotransmitters and Their Metabolites

Um método conveniente para extração e análise com a cromatografia líquida de alta pressão de neurotransmissores catecolaminas e seus metabólitos

The extraction and analysis of catecholamine neurotransmitters in biological fluids is of great importance in assessing nervous system function and ...

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy (TIRAS) for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

Total Internal Reflection Absorption Spectroscopy TIRAS for the Detection of Solvated Electrons at a Plasma-liquid Interface

Espectroscopia de absorção de reflexão interna total (TIRAS) para a detecção de Solvated elétrons em uma Interface Plasma-líquido

The total internal reflection absorption spectroscopy (TIRAS) method presented in this article uses an inexpensive diode laser to detect solvated ...

Using Graphene Liquid Cell Transmission Electron Microscopy to Study in Situ Nanocrystal Etching

Using Graphene Liquid Cell Transmission Electron Microscopy to Study in Situ Nanocrystal Etching

Usando Graphene líquido celular microscopia eletrônica de transmissão para estudar em Situ Nanocrystal gravura

Graphene liquid cell electron microscopy provides the ability to observe nanoscale chemical transformations and dynamics as the reactions are occurring in ...