التحول الشرقي في الكريستال السائل الناجم عن النمو الديناميكي للصفائح الرطب بينية
Summary
هنا، نقدم بروتوكول لتحريك التحول الموجه من الكريستال السائل ردا على درجة الحرارة. وتوصف المنهجيات لإعداد عينة من أجل مراقبة الانتقال والتطور الانتقالي المفصل.
Abstract
في الكريستال السائل (لك) الكيمياء الفيزيائية، والجزيئات بالقرب من السطح تلعب دورا كبيرا في السيطرة على التوجه السائبة. حتى الآن، وذلك أساسا لتحقيق دول التوجه الجزيئي المطلوب في يعرض لك، وقد تم دراسة خاصية سطح "ثابت" ل لس، ما يسمى رسو السطح، بشكل مكثف. وكقاعدة عامة، بمجرد أن يكون التوجيه الأولي ل لس "مؤمنا" بمعالجات سطحية محددة، مثل فرك أو معالجة بطبقة محاذاة محددة، فإنه بالكاد يتغير مع درجة الحرارة. هنا، نقدم نظاما يظهر انتقالا انتقاليا على اختلاف درجة الحرارة، والذي يتعارض مع توافق الآراء. الحق في الانتقال، والجزيئات لك كبيرة تجربة دوران التوجه، مع 90 درجة بين التوجه مستو (P) في درجات حرارة عالية والتوجه الرأسي (V) في درجات حرارة منخفضة في الطريقة الانتقالية من الدرجة الأولى. لقد تعقب سلوك ترسيح الديناميكا الحرارية عن طريق الاستقطاب المجهري الضوئي (P(دس)، وقياس المسافات التفاضلية ذات الدقة العالية (هر-دسك)، وحدوث الرعي حيود الأشعة السينية (جي-زرد)، وتوصل إلى تفسير مادي معقول: أن الانتقال ينجم عن نمو السطح أوراق التبلل، والتي تفرض التوجه الخامس محليا ضد التوجه P في الجزء الأكبر. ومن شأن هذا المشهد أن يوفر وصلة عامة تشرح كيف يتأثر اتجاه الجزء الأكبر من التوازن بالتوجه السطحي المترسب في كثير من أنظمة لك. في توصيفنا، بوم و دس هي مفيدة من خلال تقديم معلومات عن التوزيع المكاني لتوجه جزيئات لك. يوفر هر-دسك معلومات حول المعلومات الحرارية الديناميكية على التحولات، والتي لا يمكن معالجتها من قبل الصكوك دسك التقليدية بسبب قرار محدود. يوفر جي-زرد معلومات عن التوجه الجزيئي سطح محددة وترتيب قصير المدى. والهدف من هذه الورقة هو تقديم بروتوكول لإعداد العينة التي تظهر ترانزيوإظهار كيف يمكن تحليل التغيرات الهيكلية الحرارية، سواء في الجزء الأكبر أو على الأسطح، من خلال الطرق المذكورة أعلاه.
Introduction
في السنوات الأخيرة، كان هناك اهتمام متزايد في تعلم كيف يمكن للخصائص الجزيئية الحيوية وهياكل الجزيئات السطحية استجابة للمؤثرات الخارجية تؤثر على التوجه السائب للمواد في حالات لك. ومن الأمثلة على ذلك استخدام أجهزة الاستشعار البيولوجية لك كتطبيق جديد ل لس 1 ، 2 . لتحديد كم عدد الأنواع البيولوجية المستهدفة التي تم اكتشافها، من المهم أن تعرف كيف تتغير أحرف الربط بين السطوح التي تلتصق بالجزيئات المستهدفة وتتطور، في حين تكتشف أيضا وكيف تنقل / تترجم خصائصها إلى الجزء الأكبر.
باستخدام نماذج لمتابعة هذه الإجابات، بدأنا مع النظم التي لها التوجه الجزيئي السطحية وترتيب قصيرة المدى متفاوتة الديناميكا الحرارية. وتسمح لنا هذه الأنظمة بربط التغيرات في التوجه السطحي والترتيب مع التوجه السائب الناتج بطريقة منهجية. في الآونة الأخيرة، وجدنا العديد من أنظمة لك التي تظهر سالتحولات التكيفية، حيث يتغير التوجه الجزيئي العفوي السائب مع درجة الحرارة. ويمكن، من حيث المبدأ، تصنيف التحولات التوجيهية إلى مرحلة انتقالية من الدرجة الثانية أو الثالثة أو الرابعة أو شبه الأولى من الدرجة 5 و 6 و 7 و 8 . ويرافق الأول من قبل إعادة توجيه الجزيئي الأكبر المستمر على التغيرات في درجة الحرارة، في حين أن الأخير يدل على واحد متقطع. في هذه المقالة، نحن تصف الانتقال في الاتجاه في المرحلة الأولى من الدرجة الأولى بين الدولتين P و V التوجه. ويبدأ في المرحلة نيماتيك واحد (N) عن طريق تغيير درجة الحرارة. وستقدم التفاصيل في نتائج الممثل والمناقشة.
منذ التغيير التوجه في الجزء الأكبر يجب أن يحكمها تغيير في التوجه الجزيئي السطح وقصيرة، من الواضح أن هذا النظام يمكن أن تقدم نظرة ثاقبة على كيفية تغير الديناميكا الحرارية في التوجه الجزيئي السطحية والترتيب قصير المدى يؤثر على التوجه السائب. في هذه المقالة، بهدف فهم القضايا المذكورة أعلاه، تناولنا ثلاث مشاكل باستخدام أربع طرق تكميلية ( أي بوم، دس، هر-دسك، و جي-زرد): (1) ماذا يبدو التحول الانتقالي؟ (2) هل التحول الحضري قابل للكشف حراريا؟ (3) لماذا وكيف يحدث التحول الانتقالي؟
Protocol
Representative Results
Discussion
تظهر الصور بوم 10X التي اتخذت باستخدام خلية ل 5 ميكرون لك ( الشكلان 1 أ و ب ) بوضوح أن الحالة التوجه للجزيئات لك الأكبر يمر بين P و V الاتجاهات على درجة الحرارة الاختلاف بطريقة الترتيب الأول. وتتميز هذه العملية بعمليات تنويته ونموه، مع اتجاه جديد يختلف عن…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل جسبس كاكينهي منحة رقم 16H06037. ونحن نشكر بصدق الدكتور يوجي ساساكي في جامعة هوكايدو للمساعدة التقنية للموارد البشرية-دسك.
Materials
| CYTOP | Asahi Glass Co. Ltd. | CTX-809A | |
| Solvent for CYTOP | Asahi Glass Co. Ltd. | CT-180 Sol. | |
| Alkaline detergent | Merck KGaA | Extran MA01 | |
| NOA61 | Norland Products, Inc. | #37-322 | Purchasable from Edmund Optics |
| AL1254 | JSR Corporation | Planar alignment material in self-made cells | |
| 4’-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile | Nematel GmbH & Co. KG | Custom-made | |
| UV-O3 cleaner | Technovision Inc. | UV-208 | |
| Hot-stage system | Mettler Toledo | HS82 | |
| High-Definition Color Camera Head | Nikon | DS-Fi1 | |
| Impedance/gain-phase analyzer | Solartron Analytical | 1260 | |
| Indium Tin Oxide (ITO)-coated substrate | GEOMATEC Co. Ltd. | Custom-made |
References
- Woltman, S. J., Jay, G. D., Crawford, G. P. Liquid-Crystal Materials Find a New Order in Biomedical Applications. Nat. Mater. 6 (12), 929-938 (2007).
- Carlton, R. J., et al. Chemical and Biological Sensing Using Liquid Crystals. Liq. Cryst.Rev. 1 (1), 29-51 (2013).
- Patel, J. S., Yokoyama, H. Continuous Anchoring Transition in Liquid Crystals. Nature. 362, 525-527 (1993).
- Senyuk, B., et al. Surface alignment, anchoring transitions, optical properties, and topological defects in the nematic phase of thermotropic bent-core liquid crystal A131. Phys Rev E. 82 (4 Pt 1), 041711 (2010).
- Bechhoefer, J., et al. Critical Behavior in Anchoring Transitions of Nematic Liquid Crystals. Phys. Rev. Lett. 64 (16), 1911-1914 (1990).
- Dhara, S., et al. Anchoring Transitions of Transversely Polar Liquid-Crystal Molecules on Perfluoropolymer Surfaces. Phys. Rev. E. 79 (6 Pt 1), 60701 (2009).
- Aya, S., et al. Stepwise heat-capacity change at an orientation transition in liquid crystals. Phys. Rev. E. 86 (2), 022512 (2014).
- Aya, S., et al. Thermodynamically Anchoring-Frustrated Surface to Trigger Bulk Discontinuous Orientational Transition. Langmuir. 32 (41), 10545-10550 (2016).
- Dhara, S., Madhusudana, N. V. Physical characterisation of 4′-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile. Phase Trans. 81 (6), 561-569 (2008).
- Dierking, I. . Textures of Liquid Crystals. , (2003).
- Perkowski, P., et al. Technical aspects of dielectric spectroscopy measurements of liquid crystals. Opto-Electronics Review. 16 (3), 271-276 (2008).
- Inaba, H. Nano-watt stabilized DSC and ITS applications. J Therm Anal Calorim. 79 (3), 605-613 (2005).
- Leveiller, F., Boehm, C., Jacquemain, D. Two-dimensional crystal structure of cadmium arachidate studied by synchrotron X-ray diffraction and reflectivity. Langmuir. 10 (3), 819-829 (1994).
- de Gennes, P. G., Prost, J. . The Physics of Liquid Crystals (Second Edition). , (1993).
- Aya, S., et al. Critical Behavior in an Electric-Field-Induced Anchoring Transition in a Liquid Crystal. Phys. Rev. E. 86 (1 Pt 1), 10701 (2012).
- Avrami, M. Kinetics of Phase Change. I General Theory. J. Chem. Phys. 7, 1103-1112 (1939).
- Avrami, M. Kinetics of Phase Change. II Transformation-Time Relations for Random Distribution of Nuclei. J. Chem. Phys. 8 (2), 212-224 (1939).
- Avrami, M. Granulation Phase Change, and Microstructure Kinetics of Phase Change. III. J. Chem. Phys. 9, 177-184 (1941).
- Sasaki, Y., et al. Distinctive Thermal Behavior and Nanoscale Phase Separation in the Heterogeneous Liquid- Crystal B4 Matrix of Bent-Core Molecules. Phys. Rev. Lett. 107 (23), 237802 (2011).
