Name: preparation of liquid crystal networks for macroscopic oscillatory motion induced by light
Uploaded: 2017-09-20T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 56 s
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이 작품의 재정적으로 과학적 연구를 위한 네덜란드 조직에 의해 지원 되었다 (NWO-탑 리 면 그랜트: 10018944)와 유럽 연구 회의 (ERC 진동, 그랜트 669991). A. H. G. 사람들이 프로그램 (마리 퀴리 동작)의 유럽 연합의 일곱 번째 프레임 워크 프로그램 FP7-2013, 보조금 번호 607602에서에서 자금을 인정 합니다.

참고: 전반적인 절차는 그림 1에 자세히 설명 되어.
 1. 준비의 셀 <ol><li>유리 접시 <ol>의 클리닝 <li>3 cm x 3 cm 유리 접시 비누와 뜨거운 물 오염 ( 그림 1A) 제거를 사용 하 여 신중 하 게 청소.</li>
		<li>비 커에 에탄올 99.5% ( 그림 1B) 커버 유리 접시를 놓습니다.</li>
		<li>장소에서 약 10 분에 대 한 초음파 목욕 비 커</li>
		<li>신중 하 게 조직와 날 려 공기 유리 접시 건조.</li>
		<li>용 매, 먼지의 흔적 또는 오염 물질의 모든 종류는 접시에 남아 있는지 확인 하십시오. 
		참고: 유리 접시 이제 깨끗 하 고 장갑과 조작 해야 합니다.</li>
		<li>어떤 유기 잔류물을 제거 하기 위해 20 분에 대 한 UV 오존 photoreactor에 유리 접시를 놓습니다. 오존 치료 후 판 코팅 단계 ( 그림 1C)에 대 한 준비가.</li>
	</ol></li> <li>유리 접시의 코팅 참고: 코팅된 격판덮개의 2 세트 준비: 한 평면 정렬 레이어 및 homeotropic 맞춤으로 다른 세트. 나중의 단계에서 셀 한 평면 유리 접시와 한 homeotropic 유리 접시 ( 그림 1D) 구성 될 것입니다.
	<ol><li>유리 접시를 날 려 공기와 spin coater에.</li>
		<li>구체의 솔루션 (해결책의 약 0.5 mL)의 전체 표면을 커버 하는 유리 접시에 입금.</li>
		<li>스핀 코트는 다음과 같은 조건에 따라 정렬 레이어: 17 g x 11 x g/s의 가속도에서 1: 5 s 프로그램 프로그램 2시 40분 g 및 17 x g/미의 가속 x 420에 s</li>
	</ol></li> <li>맞춤 층의 경화 <ol><li>정렬 레이어 혼합 ( 그림 1E)에 용의 대부분을 제거 하기 위해 10 분 동안 110 ° C에 뜨거운 접시에 코팅된 유리 접시를 놓습니다.</li>
		<li>인식 하는 homeotropic 고 평면 정렬 레이어 독특한 간판과 유리 접시 (비 코팅 쪽)에 표시 합니다. 또한 이후 단계 ( 그림 1 층)에 설명 된 마찰 방향 나타냅니다 이후 작은 화살표가 평면 유리 접시에 대 한 일반적으로 도움이 됩니다.</li>
		<li>일단 모든 유리 접시는 입힌 다, 용 매 제거 오븐에서 1 h 폴 레이어 ( 그림 1G) 치료를 위한 180 ° C에서 유리 접시 장소. 
		주의:이 단계는 매우 뜨거운 온도를;을 포함 한다. 장갑, 안경, 적절 한 개인 보호 착용.</li>
		<li>베이킹 후 유리 접시, 그들 실내 온도 아래로 멋진 보자. 
		참고: 각 단계 사이 어떤 오염 든 지 방지 하기 위해, 것이 좋습니다 보호 포 일을 유리 접시에 놓고.</li>
	</ol></li> <li>평면 정렬 레이어를 바르고 <ol><li>한 방향으로 LC를 안내할 것입니다 하는 계층에서 (하위) microchannels 만들려면 평면 정렬 레이어와 코팅 유리 접시를 문 지 르 세요. 이렇게 하려면 벨벳 옷감에 면이 코팅 유리 접시를 아래쪽으로 놓습니다. 두 손가락으로 균일 하 고 부드러운 압력을 적용 합니다. 조심 스럽게 직선 방향으로 벨벳 옷감의 표면에 따라 유리 접시를 드래그 합니다. 유리 접시를 올리고 ( 그림 1 H) 번 3 동일한 작업을 반복. 
		참고: 단일 방향에만 진행 하는 동안 접시를 맛사지 하는 것이 결정적 이다. 불 쌍 한 정렬 될 직선 방향에서에서.</li>
	</ol></li> <li>세포 접착 <ol><li>공기는 송풍기를 사용 하 여 유리 접시를 날 려.</li>
		<li>스페이서가 (유리 구슬) 20 µ m의 잘 정의 된 직경을 갖는 UV 경화 접착제를 혼합 하 여 접착제를 준비.</li>
		<li>평면 정렬 레이어와 코팅 유리 접시와 homeotropic 정렬 레이어와 코팅 한 유리 접시를 가져가 라. 평면 유리의 2 개의 인접 한 모서리에 접착제의 2 개의 작은 방울을 배치 합니다. 다음 ( 그림 1I) 두 마지막 모서리에서 약 5 mm에 접착제의 다른 두 방울의 장소.</li>
		<li>는 Homeotropic 유리 접시를가지고 고 위에 그것을 배치. LC 혼합물에 대 한 충분 한 공간을 제공 하는 유리 접시의 가장자리 사이 약 4 m m의 간격을 남겨 주세요. 코팅된 면이 서로 직면 하는 있는지 확인 하십시오.</li>
		<li>빛 UV에서 2 분에 대 한 셀을 배치 하 여 접착제를 치료. 
		주의: 자외선은 유해; 장갑, 안경, 적절 한 개인 보호 착용.</li>
	</ol></li></ol> 2. LC 혼합물 준비 및 특성화 <ol><li>구성 요소 <ol><li>97.5 mg LC 빛 1, 2.5 mg 사진-안정제 및 갈색 유리 유리병 ( 그림 2)에서 photoinitiator의 1 밀리 그램의 무게. 초기자의 감도 때문에 가능한 한 최선을 혼합물에 자외선 빛 노출 방지.</li>
	</ol></li> <li>분말의 균질 성 혼합 참고:이 단계는 화학 후드에서 수행 됩니다.
	<ol><li>Dichloromethane (DCM)의 3 mL 위의 구성 요소를 추가 및 고체 완전히 해산 될 때까지 흔들어.</li>
		<li>유리병 30 분 동안 30 ° C에서 뜨거운 접시에 놓고 DCM의 빠른 증발을 촉진 하는 아르곤의 흐름을 추가. 
		참고: 것이 좋습니다 DCM의 잔여 흔적을 제거 하는 진공 유리병 배치.</li>
	</ol></li> <li>관찰에서 편광 광학 현미경 (POM) 위상 전환 결정에 대 한 <ol><li>혼합물이 완전히 건조 되 면 작은 금액을 놓고 (± 10) 평면 정렬 레이어와 코팅 두 유리 접시 사이. 
		참고: 성격을 나타내기 위하여 단계 제대로, 것이 좋습니다 unrubbed 평면 유리 접시를 사용 하 여.</li>
		<li>뜨거운 무대를 갖춘 POM에 슬라이드를 배치 합니다. 이미지 (교차 편광판을 사용 하 여) 검게 될 때까지 세포를 열 등방성 단계를 나타내는.</li>
		<li>천천히 핫 플레이트 진정 고 전환 온도 합니다. 위에서 설명한 혼합물에 대 한 등방성 nematic 전환 103 ° C 이며 smectic 전환 nematic 86 ° C ( 그림 3A)에서 발생 합니다.</li>
	</ol></li></ol> 3. 영화 준비 <ol><li>셀 ( 그림 1J) <ol><li>장소 homeotropic 면 핫 플레이트에서 셀의 위쪽으로 작성. Nematic 단계에서 액체 보다는 보다 적게 점성 때문에 셀의 작성을 촉진 하기 위하여 110 ° c (등방성 단계) 온도 설정.</li>
		<li>셀의 가장자리에 일부 고체 혼합물의 장소.</li>
		<li>솔리드 녹아과 액체 혼합물 주입구 셀에 의해 흐름. 셀이 채워질 때까지 더 많은 혼합 가장자리에 추가.</li>
	</ol></li> <li>Nematic 위상 및 합 ( 그림 1)에 <ol><li>셀 채워집니다, 일단 천천히 진정 그것 (5 ° C/min) nematic 단계에서 90 ° c.</li>
		<li>마자 영화는 적당 한 온도에서 30 분 동안 90 ° C에 빛 자외선 아래 배치 하 여 혼합 유해 
		주의: 자외선은 위험, 보호 된 환경에는 중 합을 수행 하도록 조언 된다.</li>
		<li>A 후 베이킹 단계는 네트워크의 전체 합을 확인 하는 것이 좋습니다. 약 10 분 동안 130 ° C에서 뜨거운 접시에 셀을 배치 하 고 실 온까지 천천히 식 지.</li>
	</ol></li> <li>셀 및 절단 샘플의 오프닝 <ol><li>셀을 열 하나에 면도날을 넣어 가장자리와 두 개의 유리 접시 사이 밀어. 셀 열립니다 한 번에 ( 그림 1 L).</li>
		영화, 벗기다 <li>리프트 면도날과 작은 모서리. 유리 접시 영화 ( 그림 1 M)의 제거를 촉진 하기 위해 뜨거운 물에 놓일 수 있습니다 필요한 경우.</li>
		<li>물에서 필름을 제거 하 고 그것을 부드럽게 껍질</li>
		<li>스트라이프는 분자 (평면 쪽의 방향으로 문 지르고) 영화 감독 데 다음 크기에 따라 잘라: 4 mm x 2.5 cm ( 그림 1N).</li>
	</ol></li></ol> 4. 자기 진동 관찰 <ol><li>랩에서 <ol>설치 <li>클램프 방식으로는 1.7 cm 영화 자체 닫는 족집게를 사용 하 여 샘플은 자유롭게 이동.</li>
		<li>수직으로 샘플을 보유 하 고 직접 발광 다이오드 (LED) 샘플에 수직으로 광선 (400 mW/cm 2). 일반적으로, 빛은 샘플에서 약 20cm. 빛 아래 트위터 ( 그림 4)는 영화의 상단을 도달 한다. 얻은 진동 (150 프레임/s) 고속 카메라로 기록 및 이미지 프로세싱 프로그램 분석.</li>
	</ol></li> <li>직사와 설치 <ol><li>단계 4.1.1에서에서 위에서 설명한 대로 진행 하지만 LED 빛을 사용 하 여, 대신 초점 렌즈와 필름 위에 햇빛.</li>
	</ol></li> <li>열 효과의 측정 <ol><li>열 카메라 15 (40 프레임/s)를 사용 하 여 진동 샘플의 온도 변화를 측정.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ionov, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymeric+Actuators.">Polymeric Actuators.</a> Langmuir. 31 (18), 5015-5024 (2015).</li><li>Hu, Y., Li, Z., Lan, T., Chen, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoactuators+for+Direct+Optical-to-Mechanical+Energy+Conversion:+From+Nanocomponent+Assembly+to+Macroscopic+Deformation.">Photoactuators for Direct Optical-to-Mechanical Energy Conversion: From Nanocomponent Assembly to Macroscopic Deformation.</a> Adv Mater. 28 (47), 10548-10556 (2016).</li><li>Ikeda, T., Mamiya, J., Yu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photomechanics+of+Liquid-Crystalline+Elastomers+and+Other+Polymers.">Photomechanics of Liquid-Crystalline Elastomers and Other Polymers.</a> Angew Chem Int Ed. 46 (4), 506-528 (2007).</li><li>Arazoe, 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=An+autonomous+actuator+driven+by+fluctuations+in+ambient+humidity.">An autonomous actuator driven by fluctuations in ambient humidity.</a> Nat Mater. 15 (10), 1084-1089 (2016).</li><li>Ikegami, T., Kageyama, Y., Obara, K., Takeda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dissipative+and+autonomous+square-wave+self-oscillation+of+a+macroscopic+hybrid+self-assembly+under+continuous+light+irradiation.">Dissipative and autonomous square-wave self-oscillation of a macroscopic hybrid self-assembly under continuous light irradiation.</a> Angew Chem Int Ed. 55 (29), 8239-8243 (2016).</li><li>Uchida, E., Azumi, R., Norikane, Y. <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+crawling+of+crystals+on+a+glass+surface.">Light-induced crawling of crystals on a glass surface.</a> Nat Commun. 6, 7310 (2015).</li><li>Panda, M. K., Run&#269;evski, T., Husain, A., Dinnebier, R. E., Naumov, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perpetually+Self-Propelling+Chiral+Single+Crystals.">Perpetually Self-Propelling Chiral Single Crystals.</a> J Am Chem Soc. 137 (5), 1895-1902 (2015).</li><li>Kumar, 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=A+chaotic+self-oscillating+sunlight-driven+polymer+actuator.">A chaotic self-oscillating sunlight-driven polymer actuator.</a> Nat. Commun. 7, 11975 (2016).</li><li>Camacho-Lopez, M., Finkelmann, H., Palffy-Muhoray, P., Shelley, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+liquid-crystal+elastomer+swims+into+the+dark.">Fast liquid-crystal elastomer swims into the dark.</a> Nat Mater. 3 (5), 307-310 (2004).</li><li>Kausar, A., Nagano, H., Ogata, T., Nonaka, T., Kurihara, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocontrolled+translational+motion+of+a+microscale+solid+object+on+azobenzene-doped+liquid-crystalline+films.">Photocontrolled translational motion of a microscale solid object on azobenzene-doped liquid-crystalline films.</a> Angew Chem Int Ed. 48 (12), 2144-2147 (2009).</li><li>Yamada, 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=Photomobile+Polymer+Materials:+Towards+Light-Driven+Plastic+Motors.">Photomobile Polymer Materials: Towards Light-Driven Plastic Motors.</a> Angew Chem Int Ed. 47 (27), 4986-4988 (2008).</li><li>White, T. 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=A+high+frequency+photodriven+polymer+oscillator.">A high frequency photodriven polymer oscillator.</a> Soft Matter. 4 (9), 1796 (2008).</li><li>Lee, K. 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=Photodriven,+flexural-torsional+oscillation+of+glassy+azobenzene+liquid+crystal+polymer+networks.">Photodriven, flexural-torsional oscillation of glassy azobenzene liquid crystal polymer networks.</a> Adv Func Mater. 21 (15), 2913-2918 (2011).</li><li>Liu, D., Broer, D. J. <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+polymer+networks:+preparation,+properties,+and+applications+of+films+with+patterned+molecular+alignment.">Liquid crystal polymer networks: preparation, properties, and applications of films with patterned molecular alignment.</a> Langmuir. 30 (45), 13499-13509 (2014).</li><li>Gelebart, A. H., Vantomme, G., Meijer, E. W., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mastering+the+Photothermal+Effect+in+Liquid+Crystal+Networks:+A+General+Approach+for+Self-Sustained+Mechanical+Oscillators.">Mastering the Photothermal Effect in Liquid Crystal Networks: A General Approach for Self-Sustained Mechanical Oscillators.</a> Adv Mater. 29 (18), (2017).</li><li>Broer, D. J., Mol, G. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropic+thermal+expansion+of+densely+cross-linked+oriented+polymer+networks.">Anisotropic thermal expansion of densely cross-linked oriented polymer networks.</a> Polym Eng Sci. 31 (9), 625-631 (1991).</li><li>Mol, G. N., Harris, K. D., Bastiaansen, C. W. M., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermo-Mechanical+Responses+of+Liquid-Crystal+Networks+with+a+Splayed+Molecular+Organization.">Thermo-Mechanical Responses of Liquid-Crystal Networks with a Splayed Molecular Organization.</a> Adv Funct Mater. 15 (7), 1155-1159 (2005).</li><li>van Oosten, C. L., Harris, K. D., Bastiaansen, C. W. M., Broer, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glassy+photomechanical+liquid-crystal+network+actuators+for+microscale+devices.">Glassy photomechanical liquid-crystal network actuators for microscale devices.</a> Eur Phys J E Soft Matter. 23 (3), 329-336 (2007).</li><li>Yu, Y., Nakano, M., Ikeda, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photomechanics:+Directed+bending+of+a+polymer+film+by+light.">Photomechanics: Directed bending of a polymer film by light.</a> Nature. 425 (6954), 145 (2003).</li></ol>

저자는 전혀 충돌의 관심이 없다.

여기에 설명 된 결과 6 탄소의 스페이서와 LC 빛에 이전 연구15 와 비교할 수 있습니다. 그것은 발진을 얻을 방법을 다른 기계적 성질16필름에 적용할 수 있습니다 보여줍니다.
사진-열 응답 LCN의 준비 보고 됩니다. 평면 정렬 계층의 마찰 및 셀의 준비 등 중요 한 설명된 프로토콜의 몇 가지 단계가 있습니다. 실제로, 프로토콜의 성공 또한 얇은 필름을 응용 프로그램을 제한 하는 LC splay 정렬의 높은 품질에 의존 합니다.
이전에, 사진-액추에이터 LCNs 대량 사진 스위치를 포함 하는에 따라 많은 예제 보고11,12,,1319되었습니다. 여기 개발 방법의 주요 장점은 dopants는 발동을 관찰 하는 데 필요한의 수량 한정된 (&#60; 5 wt %)와 dopants 사용할 수의 광범위 한 선택. 15 이 결과 잠재적인 응용 프로그램의 범위를 확장. 또한,이 프로토콜의 다른 매트릭스 구성으로 영화의 계수, 스 트 라이프와 빛의 강도의 크기를 변경 하 여 주파수와 진동의 진폭을 변경 하는 기능입니다.
이 방법론은 자동화 된 시스템에 대 한 LC의 광범위 한 범위 자료를 조작 하 쉽게 확장할 수 있다. 여기에 설명 된 프로토콜 소프트 로봇 및 자동화 된 자료에 대 한 비 평형 시스템의 개발 하는 방법은 불법 체류자.

지속 가능한 에너지 쪽으로 검색 성장 기후 변화와 화석 에너지의 고갈에 대 한 응답에 대 한 관심의 영역입니다. 기계 작업으로 빛 에너지를 변환 하는 메서드는 현재 조사 되 고, 전기를 생성 하는 태양광 발전 등, 생산 하는 바이오 매스 연료, 태양 물 산소와 수소를 분할 합니다. 그러나, 이러한 모든 프로세스는 빛에 의해 연료 에너지 생산 작업을 수행 하는 기계를 실행할 수 있습니다 전에 여러 단계를 요구 한다. 이러한 방식을 제공 하지만 응용 프로그램의 대형 패널, 그들은 생산, 저장과 수송 (예를들면, 전기 잠재력, 화학 연료) 중간체의 필요 합니다. 따라서, 장치 거시적인 모션으로 햇빛을 직접 변환할 수 단순화의 이점을 제공 합니다.
마지막 십 년간에서 많은 예제 사진 액츄에이터의 폴리머 조사1,2,3시 모양을 변경 개발 되었습니다. 그러나, 이러한 예의 대다수 연속 발동 한 상태에서 다른 전환 빛을 온/오프를 돌고 요구 한다. 지금까지, 아웃-의-평형 작업 사진 반응 자료의 제한 된 수만 설명된4,5,,67되었습니다. 액정 네트워크 (LCNs)8,,910,11,,1213 기반 시스템은 또한 그들의 본질 때문에 조사 preprogramming 제어 방식14에 변형에 대 한 있도록 이방성 최근, 사진-열 효과 사진-안정기 LCN에 통합의 흥분에 의해 유도 된 진동 모션15를 생성할 수 있습니다 보도 했다.
여기, 연속 빛 조사에서 기계적으로 진동 LCN 영화를 만드는 방법을 설명 합니다. 영화의 개념 특성화 및 LC 혼합물의 중 합에 셀의 준비에서 상세한입니다. LCN 영화 사진 개폐와 움직임의 분석 또한 보고 됩니다. LCNs는 신속 하 게 유도 이방성 열 확장 및 영화의 후속 거시적인 변형 네트워크 내에서 열으로 빛을 낭비할 수 있다 분자와 마약에 취해. 자동 숨기기, 온도 편차와 재료의 수축/신장 사이 상호 작용 진동 모션15에 상승을 제공합니다. 빛이이 효과 얻으려면 샘플의 방향을 포함 하 여 정확한 설치 프로토콜에서 강조 표시 됩니다. 진동은 주파수의 특징은 고는 LCN의 속성에 의해 제어. 우리의 지식을 하려면, dopants의 넓은 범위를 사용 하는 간단한 메커니즘에 의해 자체 진동 수 LCN 영화의 창조에 대 한 방법의 첫 번째 설명입니다.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Material&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>LC diacrylate (compound &lt;strong&gt;1: Figure 2&lt;/strong&gt;)</td><td>Syncom</td><td>custom synthesis</td><td></td></tr><tr><td>photo-stabilizer</td><td>Ciba</td><td>tinuvin 328</td><td></td></tr><tr><td>photoinitiator</td><td>Ciba</td><td>Irgacure 819</td><td></td></tr><tr><td>Alignment layer planar</td><td>JSR micro</td><td>optimer Al1051</td><td></td></tr><tr><td>Alignment layer homeotropic</td><td>Nissan chemical industry</td><td>Sunever grade 5300</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Name&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Company&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Catalog Number&lt;/strong&gt;</td><td>&lt;strong&gt;Comments&lt;/strong&gt;</td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>UV-ozone photoreactor</td><td>Ultra Violet Products, PR-100</td><td>Not available</td><td></td></tr><tr><td>spin coater</td><td>Karl-SUSS</td><td>SUSS RC spin coater CT62 V098</td><td></td></tr><tr><td>UV light</td><td>Gentec</td><td>EXFO-Omnicure S2000</td><td></td></tr><tr><td>micropearl</td><td>Sekisui Chemicals</td><td>SP220-20um</td><td></td></tr><tr><td>Glue</td><td>Gentec</td><td>UVS91</td><td></td></tr><tr><td>LED 365 nm</td><td>Thorlabs</td><td>M365LP1</td><td></td></tr><tr><td>light collimator</td><td>Thorlabs</td><td>SM2F32-A</td><td></td></tr><tr><td>high speed camera</td><td>PCO.</td><td>PCO 5.5 sCMOS camera</td><td></td></tr><tr><td>thermal camera</td><td>Xenics Infrared solution</td><td>Gobi-640-GigE</td><td>used with Xeneth software</td></tr><tr><td>Differential Scanning Calorimeter</td><td>TA instruments</td><td>Q1000</td><td></td></tr><tr><td>Dynamic Mechanical Analyzer</td><td>TA instruments</td><td>Q800</td><td></td></tr><tr><td>Polarized Optical Microscope</td><td>Leica</td><td>DM6000M</td><td></td></tr></tbody></table>

preparation of liquid crystal networks for macroscopic oscillatory motion induced by light

도 핑된 액체 결정 네트워크 기반 전략 연속 빛 조사 아래 플라스틱 필름의 기계적 자기 지속적인된 진동 만들 설명 합니다. 신속 하 게 열로 빛을 낭비할 수 있다 dopants의 사진-여기 이방성 열 확장과 함께 결합 하 고 자기 지속적인된 개 악에 생겨나게 자체는 영화의 그림자. 관찰 하는 진동 크기와 영화, 탄성 계수 및 빛의 강도와 방향에 의해 영향을 받습니다. 시스템 개발 에너지 변환 및 소프트-로봇에 대 한 수확 및 자동화 시스템에 응용 프로그램을 제공 합니다.
무료 서 액체 결정 영화 만들기 및 관찰 하는 기계 및 열 효과 설명 하는 일반적인 방법에 의하여 이루어져 있다. 분자 정렬 정렬 레이어 (문질러 서 polyimide), 디스플레이 제조 산업에서 일반적으로 사용을 사용 하 여 이루어집니다. 큰 변형 된 액추에이터를,에서 mesogens는 정렬 하 고 넓히기/벤드 구성, 즉, 필름 두께 통해 homeotropic 평면에서 점차가 액정 (LCs)의 감독과 함께 생산. 방사선 조사, 시 얻은 기계 및 열 진동 고속 카메라와 함께 모니터링 됩니다. 결과 이미지 분석 프로그램을 처리 하는 이미지를 사용 하 여 추가 정량 된다.

프로토콜의 성공은 가벼운 방사선 조사에서 영화의 진동 동의의 관찰 이다. 진동 고 큰 잘못 된 결과 볼 수 있습니다. 또한, 진동 끝났다 안정 시간 (시간 표시줄)과 작은 피로 관찰 되었다.
다른 가운데, splay 정렬의 품질 자체 지속적인된 작동 (그림 5A)의 성취에 대 한 중요성 이다. 영화의 두께 걸쳐 분자 방향에서 그라데이션 발동16,,1718시 영화의 평면/homeotropic 측면에서 수축/확장을 유도 한다. 이 비대칭 응답 거시적인 움직임을 향상 시킵니다. 실험 (굽 힘, 작은 변형 또는 이상 절곡의 부재)의 실패 가난한 LC 정렬에 의해 설명 될 수 있다. 첫째, 영화는 투명 해야 합니다. (그림 5B)입니다.  간단한 단계에서 올바른 splay 맞춤을 확인 하려면 유리 기판에 부착 된 필름 확산된 백색 광원 (그림 5C-E) 위에 교차 편광판 사이 관찰 됩니다. Xy 평면에 45 °에 0 °에서 크로스 편광판 사이 필름을 회전 하 여 영화 급격히 밝기를 변경 해야 합니다. 영화 분자 감독 주위에 비행기를 선회 하 여 영화 위에서 보는 동안 (평면)에서 흰색 (평면)에 검정에서 컬러를 변경 해야 합니다. 유사한 확인 단계는 알루미늄 호 일로 덮여 핫 플레이트 위에 편광판을 통해 세포를 관찰 하 여 중 합 전에 할 수 있습니다. 또한 때 영화는 스트립으로 잘라입니다, 그것은 선물 자연 곡률 homeotropic 측면에 곡선의 중심. 이것은 영화의 두 측면의 확장은 반대 기호 (그림 6A)는 고온에서 중 합에서 발생 하는 잔류 응력. 맞춤 성공적 이면 경우에 폴 레이어를 준비 하는 방법을 재검토 한다. 그 세포의 생산은 잘 정렬 된 영화를 얻기 위해 중요 합니다. 가장 중요 한 단계는 마찰: 접시에 너무 강한 압력은 부분적으로 polyimide 제거 레이어를 정렬에 대 한 매우 가난한 명령 계층 결과. 실 온에서 영화 유리 상태 (그림 3B)입니다. 영화는 부드러운 볼품 없는, 그는 중 합 완료 되지 않으면, 대부분의 아마 방사선 조사 시간이 너무 짧습니다 또는 초기자 성능 저하 때문에 의미 합니다. LC mesogens의 혼합 용 매 존재 LC 혼합물의 단계 행동 영향을 줄 수 있기 때문에 균질 하 고 셀을 작성 하기 전에 건조 되어야 합니다. LC 혼합물 중 합 전에 정렬 해야 합니다. 급속 하 게 단계를 통해가 고 하지 장기간된 시간 샘플 130 ° C 이상가 열 정렬의 과정에서 열 중 합을 피하기 위해 주의 한다. 개간 지점 바로 위에 셀을 채우는 충분 한 (110 ° C) 이다.
고속 카메라에 의해 등록 된 기계 및 열 진동 제시 프로토콜 (그림 7;의 성공 확인 비디오 1). 영화는 한쪽 끝에 고정은 때 빛 (그림 6B)의 방향으로 플랫 상태 쪽으로 펴는 집중 조명, 평면 측면에서 자유롭게 이동 하 고 비친 1.7 cm를 떠나. 힌지는 (그림 4) 빛의 초점의 위치에 있습니다. 영화, 수직 클램프 하 측에 이동 해야 합니다. 다음 영화는 20 µ m x 7.6 Hz ± 5%와 차원 1.7 cm x 0.4 cm의 영화에 대 한 진폭 30 ° ± 10% 주파수의 진동으로 지속적으로 이동 하기 시작 합니다. 열 진동 측정 열 카메라 존재와 동일한 주파수 (7.4 Hz ± 5%), 영화의 관성 때문에 약간의 위상 지연. 이 주파수 f 는 차원과 영화15의 계수를 받습니다. 진동의 진폭 빛의 강도 따라 달라진 다 고 그리고 특히, 샘플에 빛의 초점의 위치는 설치 프로그램에 의해 영향을 받을 것 이다. 발진의 메커니즘은 다음과 같습니다: 1) 컬된 영화 초점 빛 반구는 펀트는 빛을 흡수 하 고 열으로 변환, 필름과 그것의 경첩에서 따뜻하게 LC 정렬;에 의해 미리 정의 된 방향으로 펴는 2) 팁의 온도 그 이후의 휴식; 여 구부러지지 않는의 감소를 유도 영화 경첩 그림자 3) 힌지 다시 조사, 따뜻하게 아래 고 영화 굴절15. 이러한 연속 단계 반복 진동에 상승을 제공합니다. 이 현상 관찰에 핵심 요소는 사진 열 효과 및 영화, 강도와 초점된 빛 (그림 4)의 위치에 의해 제어의 자동 숨김입니다. 예를 들어, 약간 기울어진된 램프 샘플의 완벽 한 컬링을 유발 한다. 또한, 너무 낮은 가벼운 강렬의 overshooting을 유발 한다 큰 굴곡 경첩에 온도 빛의 강도 힌지에 너무 높은 반면 충분 하지 않습니다 때문에 포기 하지 않습니다 (그림 6 c, 180 ° 영화의 굽 힘). 실험의 성공에 대 한 또 다른 요구 사항은 섭 동을 피하기 위해 바람에서 보호 하는 환경에서 설치 프로그램을 배치 하는 것입니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig1.jpg"> 
그림 1. 는 넓히기를 전반적인 절차 정렬 (A-N)에서 14 단계에서 LCN. 단계 A-C: 유리 접시;의 청소 D-G단계: 평면 만들려고 유리 접시 또는 homeotropic 정렬 레이어;의 코팅 단계 H: 벨벳 천으로;를 사용 하 여 유리 접시의 마찰 내가단계: 셀;를 접시 붙이기 단계 J: LC 혼합물과 nematic 단계;에서 정렬 셀을 작성 단계 K: 자외선; 아래 사진 polymerizing L-N단계: 셀의 열고 스트립을 영화의 절단. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig2.jpg"> 
그림 2. 구성 요소 사용의 화학 구조. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig3.jpg"> 
그림 3. 는 단위체 혼합물 및 폴리머 필름의 열 특성. ) 차동 스캔 calorim상전이 결정 합 전에 혼합물의 etry (DSC). 너비: POM 사진, 스케일 바: 100 µ m. B) 고분자 필름의 동적 기계적 열 분석 (DMTA) 측정. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig4.jpg"> 
그림 4. 왼쪽된 측면, 그리고 빛 앞에서 트위터를 채워 진동 필름에는 LED를 보여주는 설정의 그림. 삽입 된 구부려 진 필름 및 지역화 된 빛 조명 회로도 표현을 보여줍니다. 빨간색 영역 텍스트에 언급 된 따뜻한 경첩에 해당 합니다. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig5.jpg"> 
그림 5. A) splay 정렬의 도식 적인 표현입니다. 투명도 영화의 색상의 부재를 보여주는 TU/e 로고 앞 유리 셀 B) 그림. 화살표 평면 유리 접시의 문 지르고 방향을 나타냅니다. C - Splay 정렬의 특성을 보여주는 교차 편광판 사이 찍은 영화의 E) 그림 (그림 D: XY 평면, 그림 E에 45 °의 회전: xy 평면에서 선회). 맞춤의 분자 감독 빨간색 화살표로 표시 됩니다. 눈금 막대: 1 cm. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig6.jpg"> 
그림 6. Homeotropic 사이드에 곡선의 센터와 자연 곡률을 보여주는 트위터와 함께 채워 영화 A) 그림. 사진에 방사선 조사 시 플랫 상태가 영화의 B) 그림 (365 nm, 0.52 W/c m2). 영화와 반구의 C) 그림 너무 180 ° 굽 힘을 보여주는 빛의 강도 높은. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig7.jpg"> 
그림 7. 자외선과 방사선 조사 하는 동안 시간이 지남에 영화의 끝의 기계적 진동 (LED 365 nm, 0.52 W/cm2). 너비: 움직이는 영화 스크린샷 고속 카메라와 함께 기록. 영화 기는 1.7 cm (길이) x 20 µ m (두께) x 0.4 c m (폭). <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig7large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig8.jpg"> 
그림 8. 시간 동안 자외선과 방사선에 노출 된 지역 (경첩)의 열 진동 (LED 365 nm, 0.52 W/c m2). 너비: 진동 필름 온도 프로 파일의 스크린샷 등록 힌지에 온도 변화를 보여주는 열 카메라. 영화 기는 1.7 cm (길이) x 20 µ m (두께) x 0.4 c m (폭). <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/56266/56266fig8large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

프로토콜의 목표는 지속적인 빛 조사에서 기계적으로 진동 수 액체 크리스탈 중합체 필름을 만드는 것입니다. 우리가 훌륭한 세부 사항에서 무료 서 영화, 사진-개폐를 액정 정렬 방법의 개념을 설명합니다. 이 자료 준비에 적용 실험 프로토콜은 광범위 하 게 적용 됩니다.

빛에 의해 유도 된 거시적인 진동 모션 액정 네트워크의 준비

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

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11.5K 조회수.  Technical University of Eindhoven. 프로토콜의 목표는 지속적인 빛 조사에서 기계적으로 진동 수 액체 크리스탈 중합체 필름을 만드는 것입니다. 우리가 훌륭한 세부 사항에서 무료 서 영화, 사진-개폐를 액정 정렬 방법의 개념을 설명합니다. 이 자료 준비에 적용 실험 프로토콜은 광범위 하 게 적용 됩니다.

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Fabrication And Characterization Of Photonic Crystal Slow Light Waveguides And Cavities

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view and for its considerable potential for practical applications. Slow light photonic crystal waveguides, in particular, have played a major part and have been successfully employed for delaying optical signals1-4 and the enhancement of both linear5-7 and nonlinear devices.8-11
Photonic crystal cavities achieve similar effects to that of slow light waveguides, but over a reduced band-width. These cavities offer high Q-factor/volume ratio, for the realization of optically12 and electrically13 pumped ultra-low threshold lasers and the enhancement of nonlinear effects.14-16 Furthermore, passive filters17 and modulators18-19 have been demonstrated, exhibiting ultra-narrow line-width, high free-spectral range and record values of low energy consumption.
To attain these exciting results, a robust repeatable fabrication protocol must be developed. In this paper we take an in-depth look at our fabrication protocol which employs electron-beam lithography for the definition of photonic crystal patterns and uses wet and dry etching techniques. Our optimised fabrication recipe results in photonic crystals that do not suffer from vertical asymmetry and exhibit very good edge-wall roughness. We discuss the results of varying the etching parameters and the detrimental effects that they can have on a device, leading to a diagnostic route that can be taken to identify and eliminate similar issues.
The key to evaluating slow light waveguides is the passive characterization of transmission and group index spectra. Various methods have been reported, most notably resolving the Fabry-Perot fringes of the transmission spectrum20-21 and interferometric techniques.22-25 Here, we describe a direct, broadband measurement technique combining spectral interferometry with Fourier transform analysis.26 Our method stands out for its simplicity and power, as we can characterise a bare photonic crystal with access waveguides, without need for on-chip interference components, and the setup only consists of a Mach-Zehnder interferometer, with no need for moving parts and delay scans.
When characterising photonic crystal cavities, techniques involving internal sources21 or external waveguides directly coupled to the cavity27 impact on the performance of the cavity itself, thereby distorting the measurement. Here, we describe a novel and non-intrusive technique that makes use of a cross-polarised probe beam and is known as resonant scattering (RS), where the probe is coupled out-of plane into the cavity through an objective. The technique was first demonstrated by McCutcheon et al.28 and further developed by Galli et al.29

Use of photonic crystal slow light waveguides and cavities has been widely adopted by the photonics community in many differing applications. Therefore fabrication and characterization of these devices are of great interest. This paper outlines our fabrication technique and two optical characterization methods, namely: interferometric (waveguides) and resonant scattering (cavities).

광자 크리스탈 느린 경 Waveguides 그리고 안의 공간의 제조 및 특성

Slow light has been one of the hot topics in the photonics community in the past decade, generating great interest both from a fundamental point of view ...

연구

공학

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

액체 환경에서의 펄스 자외선 레이저 조사에 의한 실리콘 표면의 젖음성의 선택 영역 수정

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Visible-light Induced Reduction of Graphene Oxide Using Plasmonic Nanoparticle

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using visible light irradiation with plasmonic nanoparticles. The plasmonic nanoparticle is used to improve the reduction efficiency of GO. It only takes 30 min&#160;at RT by illuminating the solutions with Xe-lamp, the r-GO solutions can be obtained by completely removing gold nanoparticles through simple centrifugation step. The spherical gold nanoparticles (AuNPs) as compared to the other nanostructures is the most suitable plasmonic nanostructure for r-GO preparation. The reduced graphene oxide prepared using visible light and AuNPs was equally qualitative as chemically reduced graphene oxide, which was supported by various analytical techniques such as UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy, powder XRD and XPS. The reduced graphene oxide prepared with visible light shows excellent quenching properties over the fluorescent molecules modified on ssDNA and excellent fluorescence recovery for target DNA detection. The r-GO prepared by recycled AuNPs is found to be of same quality with that of chemically reduced r-GO. The use of visible light with plasmonic nanoparticle demonstrates the good alternative method for r-GO synthesis.

A simple protocol for the preparation of reduced graphene oxide using visible light and plasmonic nanoparticle is described.

플라즈몬 나노 입자를 사용하여 그래 핀 산화물의 가시 광선 유도 감소

Present work demonstrates the simple, chemical free, fast, and energy efficient method to produce reduced graphene oxide (r-GO) solution at RT using ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted researchers&#39; attention in many fields. Most of the studies focused on macroscopic LCE structures (films, fibers) and their miniaturization is still in its infancy. Recently developed lithography techniques, e.g., mask exposure and replica molding, only allow for creating 2D structures on LCE thin films. Direct laser writing (DLW) opens access to truly 3D fabrication in the microscopic scale. However, controlling the actuation topology and dynamics at the same length scale remains a challenge.
In this paper we report on a method to control the liquid crystal (LC) molecular alignment in the LCE microstructures of arbitrary three-dimensional shape. This was made possible by a combination of direct laser writing for both the LCE structures as well as for micrograting patterns inducing local LC alignment. Several types of grating patterns were used to introduce different LC alignments, which can be subsequently patterned into the LCE structures. This protocol allows one to obtain LCE microstructures with engineered alignments able to perform multiple opto-mechanical actuation, thus being capable of multiple functionalities. Applications can be foreseen in the fields of tunable photonics, micro-robotics, lab-on-chip technology and others.

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

자유 형식 등 엑츄에이터 - 현미경 규모의 제조 및 개폐 제어

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve desired molecular orientation states in LC displays, the "static" surface property of LCs, so-called surface anchoring, has been intensively studied. As a rule of thumb, once the initial orientation of LCs is "locked" by specific surface treatments, such as rubbing or treatment with a specific alignment layer, it hardly changes with temperature. Here, we present a system exhibiting an orientational transition upon temperature variation, which conflicts with the consensus. Right on the transition, the bulk LC molecules experience the orientational rotation, with 90&#176; between the planar (P) orientation at high temperatures and the vertical (V) orientation at low temperatures in the first-order transitional manner. We have tracked thermodynamic surface anchoring behavior by means of polarizing optical microscopy (POM), dielectric spectroscopy (DS), high-resolution differential scanning calorimetry (HR-DSC), and grazing incidence X-ray diffraction (GI-XRD) and reached a plausible physical explanation: that the transition is triggered by a growth of surface wetting sheets, which impose the V orientation locally against the P orientation in the bulk. This landscape would provide a general link explaining how the equilibrium bulk orientation is affected by surface-localized orientation in many LC systems. In our characterization, POM and DS are advantageous by offering information on the spatial distribution of the orientation of LC molecules. HR-DSC gives information about the precise thermodynamic information on transitions, which cannot be addressed by conventional DSC instruments due to limited resolution. GI-XRD provides information on surface-specific molecular orientation and short-range orderings. The goal of this paper is to present a protocol for preparing a sample that exhibits the transition and to demonstrate how the thermodynamic structural variation, both in the bulk and on surfaces, can be analyzed through the abovementioned methods.

Here, we present a protocol to trigger an orientational transition of a liquid crystal in response to temperature. Methodologies are described for preparing a sample in order to observe the transition and the detailed transitional evolution.

계면 습윤지의 열역학적 성장에 의해 촉발 된 액정의 방향 전환

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Novel Techniques for Observing Structural Dynamics of Photoresponsive Liquid Crystals

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational spectroscopy and time-resolved electron diffraction. Liquid crystal phase is an important state of matter that exists between the solid and liquid phases and it is common in natural systems as well as in organic electronics. Liquid crystals are orientationally ordered but loosely packed, and therefore, the internal conformations and alignments of the molecular components of LCs can be modified by external stimuli. Although advanced time-resolved diffraction techniques have revealed picosecond-scale molecular dynamics of single crystals and polycrystals, direct observations of packing structures and ultrafast dynamics of soft materials have been hampered by blurry diffraction patterns. Here, we report time-resolved IR vibrational spectroscopy and electron diffractometry to acquire ultrafast snapshots of a columnar LC material bearing a photoactive core moiety. Differential-detection analyses of the combination of time-resolved IR vibrational spectroscopy and electron diffraction are powerful tools for characterizing structures and photoinduced dynamics of soft materials.

Here, we present the protocols of differential-detection analyses of time-resolved infrared vibrational spectroscopy and electron diffraction which enable observations of the deformations of local structures around photoexcited molecules in a columnar liquid crystal, giving an atomic perspective on the relationship between the structure and the dynamics of this photoactive material.

Photoresponsive 액정의 구조 역학을 관찰을 위한 새로운 기술

We discuss in this article the experimental measurements of the molecules in liquid crystal (LC) phase using the time-resolved infrared (IR) vibrational ...

화학

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation usually consists in the formation of droplets containing low molar mass liquid crystals at elevated temperatures. Subsequently, these particle precursors are oriented in the flow field of the capillary and solidified by a crosslinking polymerization, which produces the final actuating particles. The optimization of the process is necessary to obtain the actuating particles and the proper variation of the process parameters (temperature and flow rate) and allows variations of size and shape (from oblate to strongly prolate morphologies) as well as the magnitude of actuation. In addition, it is possible to vary the type of actuation from elongation to contraction depending on the director profile induced to the droplets during the flow in the capillary, which again depends on the microfluidic process and its parameters. Furthermore, particles of more complex shapes, like core-shell structures or Janus particles, can be prepared by adjusting the setup. By the variation of the chemical structure and the mode of crosslinking (solidification) of the liquid crystalline elastomer, it is also possible to prepare actuating particles triggered by heat or UV-vis irradiation.

This article describes the microfluidic process and parameters to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. This process allows the preparation of actuating particles and the variation of their size and shape (from oblate to strongly prolate, core-shell, and Janus morphologies) as well as the magnitude of actuation.

액체 결정 탄성 액츄에이터의 미세 준비

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

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

We demonstrate a method for fabricating a prototype reflective display device that contains cholesteric liquid crystal (LC) as an active component. The cholesteric LC is composed of a nematic LC 4&#39;-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), redox-responsive chiral dopant (FcD), and a supporting electrolyte 1-ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). The most important component is FcD. This molecule changes its helical twisting power (HTP) value in response to redox reactions. Therefore, in situ electrochemical redox reactions in the LC mixture allow for the device to change its reflection color in response to electrical stimuli. The LC mixture was introduced, by a capillary action, into a sandwich-type ITO glass cell comprising two glass slides with patterned indium tin oxide (ITO) electrodes, one of which was coated with poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-co-poly(ethylene glycol) doped with perchlorate (PEDOT+). Upon application of +1.5 V, the reflection color of the device changed from blue (467 nm) to green (485 nm) in 0.4 s. Subsequent application of 0 V made the device recover the original blue color in 2.7 s. This device is characterized by its fastest electrical response and lowest operating voltage among any previously reported cholesteric LC device. This device could pave the way for the development of next generation reflective displays with low energy consumption rates.

A protocol for the fabrication of a reflective cholesteric liquid crystalline display device containing a redox-responsive chiral dopant allowing quick and low-voltage operation is presented.

전기 화학 Cholesteric 액체 결정 장치를 신속 하 고 낮은 전압 색깔 변조에 대 한

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

Preparation of Monodomain Liquid Crystal Elastomers and Liquid Crystal Elastomer Nanocomposites

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and as soft robots. Here, we demonstrate the preparation of shape-responsive liquid crystal elastomers (LCEs) and LCE nanocomposites along with characterization of their shape-responsiveness, mechanical properties, and microstructure. Two types of LCEs &#8212; polysiloxane-based and epoxy-based &#8212; are synthesized, aligned, and characterized. Polysiloxane-based LCEs are prepared through two crosslinking steps, the second under an applied load, resulting in monodomain LCEs. Polysiloxane LCE nanocomposites are prepared through the addition of conductive carbon black nanoparticles, both throughout the bulk of the LCE and to the LCE surface. Epoxy-based LCEs are prepared through a reversible esterification reaction. Epoxy-based LCEs are aligned through the application of a uniaxial load at elevated (160 &#176;C) temperatures. Aligned LCEs and LCE nanocomposites are characterized with respect to reversible strain, mechanical stiffness, and liquid crystal ordering using a combination of imaging, two-dimensional X-ray diffraction measurements, differential scanning calorimetry, and dynamic mechanical analysis. LCEs and LCE nanocomposites can be stimulated with heat and/or electrical potential to controllably generate strains in cell culture media, and we demonstrate the application of LCEs as shape-responsive substrates for cell culture using a custom-made apparatus.

We demonstrate the preparation of siloxane-based and epoxy-based liquid crystal elastomers (LCEs) and LCE nanocomposites. The LCEs are characterized with respect to reversible strain, liquid crystal ordering, and stiffness. As a potential application, we demonstrate their use as shape-responsive substrates in a custom device for active cell culture.

모노 도메인 액정 탄성체 및 액정 엘라스토머 나노 복합 재료의 제조

LCEs are shape-responsive materials with fully reversible shape change and potential applications in medicine, tissue engineering, artificial muscles, and ...

생체공학

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

Smart viscoelastic materials that respond to specific stimuli are one of the most attractive classes of materials important to future technologies, such as on-demand switchable adhesion technologies, actuators, molecular clutches, and nano-/microscopic mass transporters. Recently it was found that through a special solid-liquid transition, rheological properties can exhibit significant changes, thus providing suitable smart viscoelastic materials. However, designing materials with such a property is complex, and forward and backward switching times are usually long. Therefore, it is important to explore new working mechanisms to realize solid-liquid transitions, shorten the switching time, and enhance the contrast of rheological properties during switching. Here, a light-induced crystal-liquid phase transition is observed, which is characterized by means of polarizing light microscopy (POM), photorheometry, photo-differential scanning calorimetry (photo-DSC), and X-ray diffraction (XRD). The light-induced crystal-liquid phase transition presents key features such as (1) fast switching of crystal-liquid phases for both forward and backward reactions and (2) a high contrast ratio of viscoelasticity. In the characterization, POM is advantageous in offering information on the spatial distribution of LC molecule orientations, determining the type of liquid crystalline phases appearing in the material, and studying the orientation of LCs. Photorheometry allows measurement of a material&#8217;s rheological properties under light stimuli and can reveal the photorheological switching properties of materials. Photo-DSC is a technique to investigate thermodynamic information of materials in darkness and under light irradiation. Lastly, XRD allows studying of microscopic structures of materials. The goal of this article is to clearly present how to prepare and measure the discussed properties of a photorheological material.

This protocol demonstrates the preparation of a photorheological material that exhibits a solid phase, various liquid crystalline phases, and an isotropic liquid phase by increasing temperature. Presented here are methods for measuring the structure-viscoelasticity relationship of the material.

트위스트 벤드 네매틱 액정의 고대비 및 빠른 광역학 스위칭

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