עבודה זו נתמכה על ידי JSPS KAKENHI מענק מספר 16H06037. אנו מודים בכבוד רב ד&quot;ר יוג&#39;י סאסאקי בהוקאידו האוניברסיטה לעזרה טכנית עבור HR-DSC.

1. הכנת שכבת נוזל קריסטל שכבת של Perfluoropolymer על גבי מצעים זכוכית <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת הפתרון perfluoropolymer <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן 1 מ&quot;ל של פתרון perfluoropolymer על ידי המסת פתרון perfluoropolymer (9% פולימר% wt) ב ממס מסחרי ביחס של 1: 2; זה מבטיח סרטים אחידים 0.5-1 מיקרומטר עבה להיות ספין מצופה. הערה: נא עיין רשימת החומרים עבור הפתרון ממס בשימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ציפוי של perfluoropolymer על גבי מצעים זכוכית נקי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את מצעי הזכוכית (גודל טיפוסי: 1 ס&quot;מ x 1 ס&quot;מ) על ידי sonication ב 38 או 42 קילוהרץ ב אבקת אלקליין. שוב ושוב לשטוף אותם עם מים מזוקקים. בדרך כלל, לשטוף יותר מ 10 פעמים, עם 5 דקות של sonication בכל פעם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נושא מצעים UV-O 3 מנקה במשך 10 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטפטף 20 μL של הפתרון משלב 1.1 על גבי זכוכית זכוכית נקיTes. מיד ספין מעיל הפתרון ב 3,500 סל&quot;ד וטמפרטורת החדר עבור 70 שניות. אופים את הסרט ב 80 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות כדי להסיר ממס ב 200 מעלות צלזיוס למשך 60 דקות לריפוי. </li></ol></li></ol> 2. הכנת תאים LC <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דבק שני מצעים זכוכית מצופה בסרט יחד באמצעות שרף צילום לריפוי מנורת LED עם אורך גל של 365 ננומטר (1.1 W / cm 2 ). התאם את עובי הפער בין שני מצעים לתוך בטווח של 2-100 מיקרומטר באמצעות מיקרומטר בגודל חלקיקי זכוכית או פוליאתילן סרטים naphthalate. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להציג חומר LC, 4&#39;-בוטיל -4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile (CCN47, 0.2-10 μL) 9 לתאי LC מוכן באמצעות מרית תחת נימי כוח בטמפרטורה גבוהה יותר מאשר הנוזל איזוטרופיים (I) (N) טמפרטורת המעבר בשלב. הערה: CCN47 יש anisotropy דיאלקטרי שלילי, ואת רצף פאזה הוא בוכה 298.6 K SMA 301.3 KN 331.3 KI, שבו בכי ו SmA לעמוד קריסטל ו smectic שלבים. אל תציג את CCN47 בשלב N או בשלב SMA, שכן יישור זרימה המושרה יקודם. </li></ol> 3. אפיון לדוגמה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תצפית מרקם על ידי מיקרוסקופ אופטי מקטב (POM) 10 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים לב לתאי LC תחת POM עם עדשות אובייקטיביות 4-100X בשילוב עם שלב חם לשלוט על טמפרטורת המדגם עם דיוק ± 0.1 K. הקלט את המרקמים ביותר מ 5 מסגרות, במרווחים אפילו לכל קלווין. השתמש במצלמת צבע דיגיטלית ברצף, הן על קירור וחימום בטווח של 291-343 ק. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דיאלקטרי ספקטרוסקופיה (DS) 11 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן תאים LC, עם אלקטרודות איטו - אשר יכול להיות מרובע או צורה עגולה ניתן לרכוש מסחרית - על שני מצעים. הלחמה חוט להוביל לכל מצע. הערה: עיין ברשימת החומרים עבור המצעים בהם נעשה שימוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד את הקיבול או קבוע דיאלקטרי של תאים LC, בדיוק כפי המשמש POM, באמצעות עכבה מסחרי / Analyzer שלב רווח. ודא כי מצב הדגימות הוא equilibrated לפני כל מדידה. למדוד את התלות בזמן של קיבול או קבוע דיאלקטרי של תאים LC ידי מדידת הקיבול של תאי LC באופן ידני כל 5 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המדידה DS רק אם הקיבול או קבוע דיאלקטרי של תאים LC הופך תלוי זמן. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רזולוציית קלוריות גבוהה למדידת רזולוציה גבוהה (HR-DSC) 12 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את התאים LC לתוך מתוצרת בית HR-DSC להיבדק, בדיוק כמו POM ( לעולם לא להשתמש DSC מחבתות). עיין ב - Reference 12 כדי לעצב ולבנות HR-DSC וללמוד כיצד להשתמש בו. בצע מדידות עם שיעורי סריקה של 0.05-0.10 K / min כדי לשפר את הטמפרטורה המינימלית פותר פאוEr. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אירוע רעייה עקיפה של קרני רנטגן (GI-XRD) 13 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את תא LC (משמש POM או DSC) או מדגם עם טיפה μL 2 עד 5 של CCN47 על מצע מצופה על המדגם GI-XRD מדגם, אשר צריך להיות מצויד בקר טמפרטורה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאזן את המדגם במשך יותר מ 10 דקות בטמפרטורות הרצוי בטווח של 291-343 K, הן על קירור וחימום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקרני רנטגן של האירוע על המדגם, עם נקודת זווית דקה סביב 0.05-0.10 °, כדי לחלץ מידע על פני השטח על אוריינטציה מולקולרית / הזמנות / מבנים. סווינג את זווית האירוע של קרן רנטגן כדי למצוא את זווית האירוע האופטימלי שבו כוח של עקיפה הוא החזק ביותר. קח את המדידות בזווית האירוע האופטימלית. הערה: יש לזכור כי GI-XRD מאפשר לבחון תכונות מוזרות בין-ממדיות בקנה מידה ננומטרי, ובכך למקסם את האות מ lAyers תוך מזעור האות מן בתפזורת. שים לב שגיאומטריות XRD רגילות, מלבד GI-XRD, אינן שיטות רגישות לאדמה, שכן בקרן הרנטגן יש עומק חדירה גדול לחומרים. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Woltman, S. J., Jay, G. D., 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=Liquid-Crystal+Materials+Find+a+New+Order+in+Biomedical+Applications.">Liquid-Crystal Materials Find a New Order in Biomedical Applications.</a> Nat. Mater. 6 (12), 929-938 (2007).</li><li>Carlton, R. 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=Chemical+and+Biological+Sensing+Using+Liquid+Crystals.">Chemical and Biological Sensing Using Liquid Crystals.</a> Liq. Cryst.Rev. 1 (1), 29-51 (2013).</li><li>Patel, J. S., Yokoyama, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+Anchoring+Transition+in+Liquid+Crystals.">Continuous Anchoring Transition in Liquid Crystals.</a> Nature. 362, 525-527 (1993).</li><li>Senyuk, B., 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+alignment,+anchoring+transitions,+optical+properties,+and+topological+defects+in+the+nematic+phase+of+thermotropic+bent-core+liquid+crystal+A131.">Surface alignment, anchoring transitions, optical properties, and topological defects in the nematic phase of thermotropic bent-core liquid crystal A131.</a> Phys Rev E. 82 (4 Pt 1), 041711 (2010).</li><li>Bechhoefer, 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=Critical+Behavior+in+Anchoring+Transitions+of+Nematic+Liquid+Crystals.">Critical Behavior in Anchoring Transitions of Nematic Liquid Crystals.</a> Phys. Rev. Lett. 64 (16), 1911-1914 (1990).</li><li>Dhara, 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=Anchoring+Transitions+of+Transversely+Polar+Liquid-Crystal+Molecules+on+Perfluoropolymer+Surfaces.">Anchoring Transitions of Transversely Polar Liquid-Crystal Molecules on Perfluoropolymer Surfaces.</a> Phys. Rev. E. 79 (6 Pt 1), 60701 (2009).</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=Stepwise+heat-capacity+change+at+an+orientation+transition+in+liquid+crystals.">Stepwise heat-capacity change at an orientation transition in liquid crystals.</a> Phys. Rev. E. 86 (2), 022512 (2014).</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=Thermodynamically+Anchoring-Frustrated+Surface+to+Trigger+Bulk+Discontinuous+Orientational+Transition.">Thermodynamically Anchoring-Frustrated Surface to Trigger Bulk Discontinuous Orientational Transition.</a> Langmuir. 32 (41), 10545-10550 (2016).</li><li>Dhara, S., Madhusudana, N. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+characterisation+of+4'-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile.">Physical characterisation of 4'-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile.</a> Phase Trans. 81 (6), 561-569 (2008).</li><li>Dierking, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Textures of Liquid Crystals. , (2003).</li><li>Perkowski, 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=Technical+aspects+of+dielectric+spectroscopy+measurements+of+liquid+crystals.">Technical aspects of dielectric spectroscopy measurements of liquid crystals.</a> Opto-Electronics Review. 16 (3), 271-276 (2008).</li><li>Inaba, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nano-watt+stabilized+DSC+and+ITS+applications.">Nano-watt stabilized DSC and ITS applications.</a> J Therm Anal Calorim. 79 (3), 605-613 (2005).</li><li>Leveiller, F., Boehm, C., Jacquemain, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+crystal+structure+of+cadmium+arachidate+studied+by+synchrotron+X-ray+diffraction+and+reflectivity.">Two-dimensional crystal structure of cadmium arachidate studied by synchrotron X-ray diffraction and reflectivity.</a> Langmuir. 10 (3), 819-829 (1994).</li><li>de Gennes, P. G., Prost, 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> The Physics of Liquid Crystals (Second Edition). , (1993).</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=Critical+Behavior+in+an+Electric-Field-Induced+Anchoring+Transition+in+a+Liquid+Crystal.">Critical Behavior in an Electric-Field-Induced Anchoring Transition in a Liquid Crystal.</a> Phys. Rev. E. 86 (1 Pt 1), 10701 (2012).</li><li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+Phase+Change.+I+General+Theory.">Kinetics of Phase Change. I General Theory.</a> J. Chem. Phys. 7, 1103-1112 (1939).</li><li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+Phase+Change.+II+Transformation-Time+Relations+for+Random+Distribution+of+Nuclei.">Kinetics of Phase Change. II Transformation-Time Relations for Random Distribution of Nuclei.</a> J. Chem. Phys. 8 (2), 212-224 (1939).</li><li>Avrami, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Granulation+Phase+Change,+and+Microstructure+Kinetics+of+Phase+Change.+III.">Granulation Phase Change, and Microstructure Kinetics of Phase Change. III.</a> J. Chem. Phys. 9, 177-184 (1941).</li><li>Sasaki, 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=Distinctive+Thermal+Behavior+and+Nanoscale+Phase+Separation+in+the+Heterogeneous+Liquid-+Crystal+B4+Matrix+of+Bent-Core+Molecules.">Distinctive Thermal Behavior and Nanoscale Phase Separation in the Heterogeneous Liquid- Crystal B4 Matrix of Bent-Core Molecules.</a> Phys. Rev. Lett. 107 (23), 237802 (2011).</li></ol>

למחברים אין מה לחשוף.

התמונות 10x POM שצולמו באמצעות תא 5 L מיקרומטר LC ( תרשימים 1a ו b ) מראים בבירור כי מצב אוריינטציה של מולקולות LC בתפזורת מעביר בין P ו- V אוריינטציות על וריאציה טמפרטורה בצורה מסודרת. זה מסומן על ידי נוקלאציה התחום ותהליכי הצמיחה, עם כיוון חדש שונה מן האוריינטציה הראשונית על ידי 90 °. הטמפרטורות המעבר על קירור וחימום הם 321.5 K ו 325.3 K, בהתאמה. מאז CCN47 יש birefringence של ~ 0.02 9 , את הנראות של המרקם Schlieren הוא טוב כאשר עובי של תאים LC הוא בטווח של 5-20 מיקרומטר. אם עובי זה קטן יותר מאשר טווח זה, את transmittance של המרקם Schlieren הופך נמוך יותר, מה שמוביל ראות גרועה יותר. מצד שני, אם העובי גדול יותר מהטווח הזה, הפרעות ופיזור של אור גורמות לעיוותים בתמונות POM,ואפילו את הפתרון האופטי יעיל. כדי לחקור באופן כמותי את זווית ההטיה של מנהל ה- LC ביחס למשטח הרגיל ( כלומר, זווית הקוטב) בתפזורת, מדידת ה- DS בתדר קבוע של kHz 1 (הרחק מתחום התדרים המוליכים) בוצעה במקביל POM כפונקציה של הטמפרטורה ( איור 1 ג ). מאחר שהאיזוטרופיה הדיאלקטרית של LC בשימוש נמדדת מראש כפונקציה של טמפרטורה באמצעות תאים עם שכבות יישור P ו- V, השינוי בתפיסה הדיאלקטית (ℇ) על המעבר האוריינטלי יכול להיות מתורגם לשינוי הקוטב זווית של LCs בתפזורת. בתרשים 1c , עקבות של ℇ על קירור וחימום מראים במפורש שהמעבר האוריינטלי מה P (V) ל- V (P) מתרחש בבת אחת, עם קפיצה גדולה בעקבות. זה ניכר מן חוסר רציפות גדול כילמעבר אוריינטלי יש אופי מסדר ראשון, עולה בקנה אחד עם התצפית של POM. למרות המדידה DS הוא חזק מספיק כדי להעריך את זווית הקוטב של חומרים אניסוטרופיים בממוצע, הוא חסר את רזולוציה העומק ולא יכול לתת שום מידע על הכיוון azimuthal במטוס. ב איור 2 א , HR-DSC עקבות בתא 25 מיקרומטר LC מאשרת שינוי בשלבים זרימת החום, המעבר במעבר אוריינטציה על קירור ב ~ 318 K (חימום ב 328 K ~), שבו הצבע במצב אוריינטציה עיקר שינויים מ P למצב V. כמו כן, אנומליות חום בתפזורת בשלב המעבר ב ~ 332 K ו ב N-SMA בתפזורת בשלב המעבר ב ~ 303 K. שיעור סריקה גבוה מ 0.05-0.10 K / min יביא לטמפרטורה יותר גרוע פתרון כוח ורעש ב זרימת החום יביא את המדגם היעד מתוך שיווי משקל. השינוי הכמותי בזרימת החום על המעבר האוריינטלי אינו מלווהY החום הנמדד y, המייצג את האנרגיה הפוטנציאלית המאוחסנת הקשרים בין המולקולות. זה שונה מן הרגיל LC ומעברים שלב גבישי מעורבים חום סמוי ניכר. משמעות הדבר היא כי קצב זרימת החום ליחידת נפח, ד Q / D t V , קשורה ישירות עם קיבולת החום הספציפי C p ( כלומר, ד Q / D t V ~ C C ). תוצאה זו מאפשרת לקבוע את השבר של מולקולות בתפזורת ( X ) אשר השלימה את המעבר אוריינטציה מ P ל V. בתורו, זה מציע הבנה של נוקלאציה ותהליכי הצמיחה של המעבר אוריינטציה דרך Kolmogorov- מהל אברמי, (קג&#39;מה או אברמי) ניתוח 16 , 17 , 18 . איור ב 2 מציג את ההתאמה של אברמי על פי המשוואה <img alt="משוואה" sRc = &quot;/ files / ftp_upload / 55729 / 55729eq1.jpg&quot; /&gt;, כאשר X , K , t ו- n הם חלק הכמות של התחומים החדשים, מקדם אברמי התלוי בטמפרטורה, זמן ומספר אברמי, בהתאמה ). N אושרו ~ ~ 2.6, מה שמרמז על נוקלאציה הטרוגנית ועל תהליכי הרטבה פנימיים דו-כיווניים. תוצאה זו באה בניגוד חדה למפתח אברמי עבור המעבר איזוטרופי-נמטית (n ≈ 3.6) בכמויות נרחבות של NLC (עיין במידע התומך בהתייחסות 8). שים לב כי ניתוח KJMA הנוכחי אפשרי הודות הן לטמפרטורה מעולה פתרון כוח היחס טוב רעש לרעש שלנו HR-DSC. זה לא יכול להיות מושגת על ידי מכשירים DSC קונבנציונאלי. מאז טכניקה זו היא רגישה וריאציות קטנות זרימת החום ( למשל, אפילו נוקלאציה / תהליכי צמיחה של ננופילמנטס לזיהוי 19 ), יש לו את הפוטנציאל למדוד קטן chanגזים במבנים ובשלבים של כל חומר, החל (ב) חומרים אורגניים למתכות. בנוסף, אנו מדגישים כי טכניקה זו יש פחות מגבלות בגיאומטריה המדגם ( למשל, תאים LC כי לא ניתן למדוד על ידי מכשירים DSC קונבנציונאלי). GI-XRD דפוסי עבור דגימות עם משטח perfluoropolymer ( איור 3 א ) לאשר הן את SAD ופסגות WAD, עם היכונות בטמפרטורות אחרות מאשר 332 K של השלב אני. הראשון, המייצג את ההזמנות לאורך צירים ארוכים של מולקולות LC, פועל במקביל אל פני השטח. זה האחרון, המייצג את ההזמנות לאורך הצירים הקצרים של מולקולות LC, ממוקם בעמדות ניצב לשעבר. עוצמתם של פסגות SAD חזקה יותר מזו של פסגות WAD, ו FWHM של פסגות SAD הוא גם צר יותר מזה של פסגות WAD. מאז FWHM של פסגות עקיפה הוא המדד העיקרי של מידת הכוח של המתאם posational בין השומהCules, מתברר כי מתאם מיקומים חזק לאורך הצירים הארוכים של מולקולות LC, ולא לאורך הקצרים, קיים. זה מדגים את קיומו של SSWS הנ&quot;ל באזור של פני השטח. כפי שניתן לראות בתרשים 3b , אורך המתאם הסמאטי של אורכים מולקולריים אחדים נמצא בקנה מידה ננומטרי. מידע כזה, בקנה מידה nanoscopic כדי mesoscopic, הממוקמים באזור interfacial ניתן רק לחלץ על ידי גיאומטריה XRD משטח רגיש, כגון GI-XRD, אבל לא על ידי שידור קונבנציונאלי הגיאומטריה השתקפות. כמו כן, אם זווית האירוע של GI-XRD גדול מדי (~&gt; 0.1 °), מצב השתקפות הכולל יהיה שבור ואת מבנים ספציפיים פני השטח כבר לא יכול להיחקר.

בשנים האחרונות, יש כבר עניין הולך וגדל ללמוד כיצד דינמי תכונות מולקולריות של מולקולות פני השטח בתגובה לגירויים חיצוניים עלול להשפיע על הכיוון הגדול של חומרים במדינות LC. דוגמה אחת היא להשתמש biosensors LC כיישום חדש של LCs 1 , 2 . כדי לכמת כמה ביו מינים היעד מזוהים, חשוב לדעת כיצד LCs interfacial כי קשר מולקולות היעד שמירה להשתנות ולהתפתח, תוך גילוי וכיצד הם להעביר / לתרגם את המאפיינים שלהם בתפזורת. באמצעות מודלים כדי להמשיך בתשובות אלה, התחלנו עם מערכות שיש להם אוריינטציה מולקולרית פני השטח שלהם לטווח קצר הזמנות משתנים תרמודינמית. מערכות אלו מאפשרות לנו לקשר בין השינויים בכיוון האוריינטציה לבין ההזמנות עם כיוון הכמות התוצאתי באופן שיטתי. לאחרונה, מצאנו כמה מערכות LC כי התערוכה oמעברים ריאקציונליים, שבהם שינוי אוריינטציה מולקולארית ספונטנית משתנה עם טמפרטורה. באופן עקרוני, ניתן לסווג מעברים אוריינטליים למעבר מסדר 2 , 4 או חצי-מסדר ראשון , 5 , 6 , 7 , 8 . הראשונה מלווה בהתחדשות מולקולארית בתפזורת על שינויים בטמפרטורה, בעוד שהאחרונה מדגימה רציפה. במאמר זה, אנו מתארים מעבר אוריינטליאלי בצורה מעין-מסדר ראשון בין מצבי P ו- V. זה מתקדם בשלב nematic יחיד (N) על ידי שינוי הטמפרטורה. פרטים יינתנו בתוצאות נציג ובדיון. מאז שינוי אוריינטלי בתפזורת צריך להיות כפוף על ידי שינוי האוריינטציה מולקולרית פני השטח קצר- סדר הזמנות, ברור כי מערכת זו עשויה להציע תובנות כיצד וריאציה התרמודינמי של האוריינטציה מולקולרית פני השטח לטווח קצר orderings משפיע על הכיוון הגדול. במאמר זה, במטרה להבין את הנושאים הנ&quot;ל, התמודדנו עם שלוש בעיות באמצעות ארבע שיטות משלימות ( כלומר, POM, DS, HR-DSC ו- GI-XRD): (1) איך נראה המעבר האוריינטלי? (2) האם ניתן לזהות את הטרנספורמציה האוריינטלית מבחינה תרמית? (3) מדוע וכיצד מתרחש המעבר האוריינטלי?

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>CYTOP</td>
			<td>Asahi Glass Co. Ltd.</td>
			<td>CTX-809A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solvent for CYTOP</td>
			<td>Asahi Glass Co. Ltd.</td>
			<td>CT-180 Sol.</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alkaline detergent</td>
			<td>Merck KGaA</td>
			<td>Extran MA01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NOA61</td>
			<td>Norland Products, Inc.</td>
			<td>#37-322</td>
			<td>Purchasable from Edmund Optics</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AL1254</td>
			<td>JSR Corporation</td>
			<td></td>
			<td>Planar alignment material in self-made cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4&#8217;-butyl-4-heptyl-bicyclohexyl-4-carbonitrile</td>
			<td>Nematel GmbH &#38; Co. KG</td>
			<td></td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-O3 cleaner</td>
			<td>Technovision Inc.</td>
			<td>UV-208</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot-stage system</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>HS82</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-Definition Color Camera Head</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>DS-Fi1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Impedance/gain-phase analyzer</td>
			<td>Solartron Analytical</td>
			<td>1260</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indium Tin Oxide (ITO)-coated substrate</td>
			<td>GEOMATEC Co. Ltd.</td>
			<td></td>
			<td>Custom-made</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

orientational transition in a liquid crystal triggered by the thermodynamic growth of interfacial wetting sheets

ב גביש נוזלי (LC) כימיה פיסיקלית, מולקולות ליד פני השטח לשחק תפקיד גדול בשליטה על אוריינטציה בתפזורת. עד כה, בעיקר כדי להשיג מדינות אוריינטציה הרצוי מולקולרית LC מציג, &quot;השטח&quot; סטטי השטח של LCs, שנקרא משטח עיגון, נחקרה באופן אינטנסיבי. ככלל אצבע, פעם אחת את הכיוון הראשוני של LCs הוא &quot;נעול&quot; על ידי טיפולים משטח ספציפיים, כגון שפשוף או טיפול עם שכבת יישור מסוים, זה בקושי משנה עם הטמפרטורה. כאן, אנו מציגים מערכת המציגה מעבר אוריינטלי על וריאציה טמפרטורה, אשר מתנגש עם הקונצנזוס. ממש על המעבר, מולקולות LC בתפזורת חווים את הסיבוב האוריינטציה, עם 90 ° בין הכיוון המישורית (P) בטמפרטורות גבוהות לבין כיוון אנכי (V) בטמפרטורות נמוכות בסדר המעבר הראשון. יש לנו מעקב תרמודינמי משטח עיגון התנהגות באמצעות מיקרוסקופ אופטי מקטב (POM), ספקטרוסקופיה דיאלקטארית (DS), רזולוציית סריקה דיפרנציאלית סורקית (HR-DSC), ורמות קרני רנטגן (GI-XRD) והגיעו להסבר פיזי מתקבל על הדעת: המעבר נגרם על ידי גידול של פני השטח גליונות הרטבה, אשר מטילים את הכיוון V מקומי מקומי נגד הכיוון P בתפזורת. הנוף הזה יספק קישור כללי המסביר כיצד האוריינטציה הכמותית של שיווי המשקל מושפעת מהכוונה על פני השטח במערכות LC רבות. באפיון שלנו, POM ו DS הם יתרון על ידי מתן מידע על התפלגות המרחב של האוריינטציה של מולקולות LC. HR-DSC מספק מידע על מידע תרמודינמי מדויק על מעברים, אשר לא ניתן לטפל על ידי מכשירים DSC קונבנציונאלי בשל רזולוציה מוגבלת. GI-XRD מספק מידע על אוריינטציה מולקולרית ספציפית על פני השטח ועל הזמנות לטווח קצר. מטרת מסמך זה היא להציג פרוטוקול להכנת מדגם המציג את transiכדי להדגים כיצד וריאציה מבנית תרמודינמית, הן בתפזורת על המשטחים, ניתן לנתח באמצעות השיטות הנ&quot;ל.

תמונות POM, נתוני DS, נתוני HR-DSC ודפוסי GI-XRD נאספו במהלך שינויי טמפרטורה, במיוחד בקרבת המעבר האוריינטליאלי הן בקירור והן בחימום. איור 1 מייצג את האבולוציה של המרקם שנעשו על ידי מדידות POM ו- DS במהלך תצפית POM של המעבר האוריינטליאלי ממצב P (V) למצב הכיוון V (P) במהלך קירור (חימום). תהליך הרהור מחדש במהלך המעבר האוריינטלי המבוסס על תצפית POM ( איור 1 א ) מוצג. על קירור, הכיוון P בתפזורת הוא ממש מתחת לטמפרטורת המעבר IN, שנעשתה ברורה על ידי המראה של שני (במרבית) ואת ארבע המברשת טקסטורות Schlieren. ראוי לציין כי שתי מברשת Schlieren (גילוי עם כוח טופולוגי של s = 1/2) הוא אחד resuמבנים עם פגם שורה, אשר מבחינה טופולוגית אינו מאפשר pretilt של מנהל פני השטח 14 . מצד שני, ארבעת המברשות Schlieren (גילוי עם כוח טופולוגי של s = 1) יש נקודה ייחוד, אשר יכול להתקיים גם על משטחים או בתפזורת. שלא כמו שני מברשת Schlieren, pretilt של מנהל השטח מותר על פי טיעוני סימטריה. על ידי הורדת הטמפרטורה ל -321.5 K, תחומים כהים (כיוון ה- V) נוקליאטה בעיקר מנקודות הייחודיות של גילוי 1 ± והתפשטות עם הזמן. על ידי חישול המדגם במשך מספר דקות או על ידי מתן אפשרות לקירור נוסף, שדה הראייה כולו הופך לחשוך מוחלט, דבר המצביע על השלמת המעבר מ - P לכיוון הכיוון V בתפזורת. לאחר החימום, המעבר האוריינטלי היפוך מהכיוון V ל- P בתפזורת קורה עם חוסר הבדל חשוב לזה של קירור: היסטרסיס סביב 5 K, סומביNg המעבר מסדר ראשון חזק, נמצא. שים לב כי טווחי hysteresis טיפוסית של מעברים LC-LC ( למשל, IN ו- N-Smectic פאזות מעברים) הם פחות מ 1 K. איור 2 מציג נתוני HR-DSC המייצג את זרימת החום דרך המדגם כפונקציה של הטמפרטורה ( איור 2 א ) ואת הזמן (הבלעה של איור 2 ב ) נמדדת על ידי HR-DSC. הנתונים שבאיור של איור 2b שימשו לניתוח מעריכי אברמי לאחר המעבר האוריינטלי ( איור 2 ב ). איור 3 מציג GI-XRD דפוסי בשתי גיאומטריות המדגם בטמפרטורות שונות: הגיאומטריה אגל ( איור 3 א , למעלה) וגיאומטריה תא LC באתרה ( איור 3 א &lt;/ Strong&gt;, bottom). שניהם מדגימים הזמנה לטווח קצר של גליונות הרטבה למחצה של SMA, עם מבנים בשכבה (להלן מקוצר כ- SSWS) שנוצרו בקרבת השטח. גודל SSWS חושבה ברוחב מלא בחצי מרבי (FWHM) של פסגות GI-XRD ( איור 3 ב ). ישנן שתי תצפיות מכריעות המאשרות כי SSWS צריך להיות המבנה הספציפי על פני השטח: (1) הזמנה SMA נעדר בחלק הארי של CCN47, כפי שאושר על ידי XRD (לא מוצג כאן). (2) דפוסי עקיפה איזוטרופיים, הן ב SAD (חלש יותר רחב יותר מאשר אלה של השטח perfluoropolymer) ו ב WAD, אושרו על P רגיל שכבת יישור החומר, המאשר אינטראקציות מולקולריות מיוחדות בין perfluoropolymer ו CCN47. מאחר שהוויכוחים על האינטראקציות המולקולריות חורגים מהיקף הדיון הנוכחי, הם ידווחו במקום אחר בעתיד. באופן מפתיע, אפילו בטווח הטמפרטורות של מצב אוריינטציה P (ראה GI-XRD דפוסי 328 ו 322 K), SSWS נמשכת, המציין כי מצב אוריינטציה פני השטח מתוסכל. חלקים מסוימים של פני השטח נמצאים תחת גלימה של SSWS, המציגים את יכולת היישור V עבור מולקולות LC בתפזורת, בעוד השאר נחשפים להציג את יכולת יישור P. אם הגודל או הכיסוי של SSWS משתנים עם הטמפרטורה, אנו מצפים כי מצב LC בכמות גדולה עשוי להיות מגוונות, שכן היחס של יכולת יישור V ליכולת יישור P משתנה בהתאם. כדי לאשר את האפשרות הזו, התלות בטמפרטורה של אורך המתאם של SSWS ( כלומר, אורך מתמשך ממוצע של טווח קצר טווח SMA בכיוון נורמלי אל פני השטח) חושבה FWHM של פסגות SAD. איור 3 ב מאשרת את המגמה הצפויה שמראה עלייה באורך המתאם של SSWS מעל השלב N, כמו גם היסטרזה בסיסית. היסטרסיס אומר כי פעם SSWS נוצר על הE על פני קירור, הוא יציב תרמודינמית והוא עמיד, אפילו בטמפרטורות גבוהות. התכונה המרכזית היא כי טווח hysteresis עולה בקנה אחד עם טווח hysteresis אושר על ידי POM ו DS ( איור 1 ). הדבר מעיד על כך שהמעבר האוריינטלי נגרם על ידי צמיחת SSWS. <img alt="איור 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55729/55729fig1.jpg" /> איור 1: אבולוציה של המעבר האוריינטליאלי ממצב P ל- V, גם על קירור וגם על חימום. מרקם וריאציה על ( א ) קירור (כחול כלפי מטה חיצים) ו ( ב ) חימום (אדום כלפי מעלה החיצים). ( א ) למעלה: הכיוון P מופיע ממש מתחת למעבר IN. ( א ) באמצע: ב C C ( כלומר, טמפרטורת המעבר אוריינטציה על קירור), אוריינטציה V עולה מן נקודת defecT של מרקם Schlinen ארבעה מברשת בעיקר (עיגולים מקווקווים אדום). ( א ) תחתית: התחומים עם הכיוון V להרחיב ולכסות את כל שדה הראייה, בתוספת של הבלעה של תמונה קונוסקופית. שים לב כי תמונה קונוסקופית הצלב מראה שינוי קטן בטמפרטורות נמוכות. ( ב ) בתחתית: ב T H ( כלומר, טמפרטורת המעבר אוריינטציה על הסקה), את המרקמים Schleen כהה ובהיר הופכים את המראה שלהם מן התחום V אוריינטציה, דבר המצביע על דו קיום של שכבות דקות ועבות עם אוריינטציה P. ( ב ) באמצע: תחומים כהים הופכים לדומיינים בהירים. ( ב ) למעלה: הבמאי על כל שדה שדה הראייה הוא הכיוון P, המציג מרקם דק ארבע מברשת Schlieren. ( ג ) תלות הטמפרטורה של הקבוע הדיאלקטרי הנמדדת על קירור (מעגלים פתוחים) וחימום (סימני צלב). הקו הכחול הוא הניסוינתונים של קבוע דיאלקטרי של CCN47, נמדד בתא LC הומיאוטרופי. נתון זה השתנה ומותאמת באישור של הפניה 15. זכויות יוצרים 2012, החברה האמריקנית לפיסיקה. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55729/55729fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55729/55729fig2.jpg" /> איור 2: עקבות תרמי של המעבר אוריינטציה באמצעות HR-DSC. ( א ) HR-DSC תרשימים בתא מצופה perfluoropolymer לאחר שניהם קירור וחימום. התוצאה בתא LC מצופה חומר שכבת יישור קונבנציונאלי קונבנציונאלי, AL1254, לאחר קירור מוצג גם מדידה מדידה. קווי הבסיס של שלוש תרשימים HR-DSC מועברים כראוי. סרגל מידה בעל שני חצים מתאים ל -1 mW / g. קווים מקווקווים נמשכים להדגישכי זרימת החום הכיוון V הוא קטן יותר מאשר אלה הן בכיוון P והן בשלב I בתא עם משטח perfluoropolymer. ( ב ) התאמה של אברמי לתהליך גידול נוקלאציה של תחומים, עם הכיוון V שנצבר מתחומים עם כיוון P לאחר הקירור. את וריאציה של זרימת החום עם הזמן מוצג הבלעה, אשר שימש עבור אברמי מתאים. נתון זה שונתה ומותאמת באישור מהפניות 7,8 . זכויות יוצרים 2012, האגודה האמריקאית לפיסיקה, זכויות יוצרים 2016, האגודה האמריקאית לכימיה. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55729/55729fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55729/55729fig3.jpg" /> איור 3: ניתוח של וריאציה תרמודינמית של מבנה LC interfacial. </חזקה&gt; ( א ) וריאציה של GI-XRD דפוס ביחס לטמפרטורה באמצעות טיפות CCN47 על משטח perfluoropolymer ותא LC על משטח perfluoropolymer. תבנית GI-XRD של טיפת CCN47 על משטח עם חומר שכבת P יישור AL1254 מוצג כהפניה. ( ב ) תלות הטמפרטורה של אורך המתאם הסרקטי, ∥ ∥, על קירור וחימום כאחד, מחושבת מן הרוחב המלא בחצי מרבי של דפוס עקיפה זווית קטנה של GI-XRD. נתון זה השתנה ומותאמת באישור של הפניות 7 , 8 . זכויות יוצרים 2012, האגודה האמריקנית לפיסיקה; זכויות יוצרים 2016, האגודה האמריקאית לכימיה. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55729/55729fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets at JoVE.com

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

כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להפעיל מעבר אוריינטציה של גביש נוזלי בתגובה לטמפרטורה. מתודולוגיות מתוארות להכנת מדגם על מנת לבחון את המעבר ואת התפתחות המעבר המפורטת.

מעבר אוריינטלי בקריסטל נוזלי המופעל על ידי הצמיחה התרמודינמית של גליונות הרטבה אינטרפסיאליים

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

orientational-transition-liquid-crystal-triggered-thermodynamic

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

7.1K Views.  RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS).  כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להפעיל מעבר אוריינטציה של גביש נוזלי בתגובה לטמפרטורה. מתודולוגיות מתוארות להכנת מדגם על מנת לבחון את המעבר ואת התפתחות המעבר המפורטת. 

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

Dry Oxidation and Vacuum Annealing Treatments for Tuning the Wetting Properties of Carbon Nanotube Arrays

In this article, we describe a simple method to reversibly tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays. Here, CNT arrays are defined as densely packed multi-walled carbon nanotubes oriented perpendicular to the growth substrate as a result of a growth process by the standard thermal chemical vapor deposition (CVD) technique.1,2 These CNT arrays are then exposed to vacuum annealing treatment to make them more hydrophobic or to dry oxidation treatment to render them more hydrophilic. The hydrophobic CNT arrays can be turned hydrophilic by exposing them to dry oxidation treatment, while the hydrophilic CNT arrays can be turned hydrophobic by exposing them to vacuum annealing treatment. Using a combination of both treatments, CNT arrays can be repeatedly switched between hydrophilic and hydrophobic.2 Therefore, such combination show a very high potential in many industrial and consumer applications, including drug delivery system and high power density supercapacitors.3-5
The key to vary the wettability of CNT arrays is to control the surface concentration of oxygen adsorbates. Basically oxygen adsorbates can be introduced by exposing the CNT arrays to any oxidation treatment. Here we use dry oxidation treatments, such as oxygen plasma and UV/ozone, to functionalize the surface of CNT with oxygenated functional groups. These oxygenated functional groups allow hydrogen bond between the surface of CNT and water molecules to form, rendering the CNT hydrophilic. To turn them hydrophobic, adsorbed oxygen must be removed from the surface of CNT. Here we employ vacuum annealing treatment to induce oxygen desorption process. CNT arrays with extremely low surface concentration of oxygen adsorbates exhibit a superhydrophobic behavior.

This article describes a simple method to fabricate vertically aligned carbon nanotube arrays by CVD and to subsequently tune their wetting properties by exposing them to vacuum annealing or dry oxidation treatment.

חמצון ואבק יבש חישול טיפולים לכוונון מאפייני ההרטבה של מערכי פחמן

In this article, we describe a simple method to reversibly  tune the wetting properties of vertically aligned carbon nanotube (CNT) arrays.  Here, CNT ...

Sputter Growth and Characterization of Metamagnetic B2-ordered FeRh Epilayers

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using sputtering techniques. Here we describe a method for preparing epitaxial thin films of B2-ordered FeRh by sputter deposition onto single crystal MgO substrates. Deposition at a slow rate onto a heated substrate allows time for the adatoms to both settle into a lattice with a well-defined epitaxial relationship with the substrate and also to find their proper places in the Fe and Rh sublattices of the B2 structure. The structure is conveniently characterized with X-ray reflectometry and diffraction and can be visualised directly using transmission electron micrograph cross-sections. B2-ordered FeRh exhibits an unusual metamagnetic phase transition: the ground state is antiferromagnetic but the alloy transforms into a ferromagnet on heating with a typical transition temperature of about 380 K. This is accompanied by a 1% volume expansion of the unit cell: isotropic in bulk, but laterally clamped in an epilayer. The presence of the antiferromagnetic ground state and the associated first order phase transition is very sensitive to the correct equiatomic stoichiometry and proper B2 ordering, and so is a convenient means to demonstrate the quality of the layers that can be deposited with this approach. We also give some examples of the various techniques by which the change in phase can be detected.

A method to prepare epitaxial layers of ordered alloys by sputtering is described. The B2-ordered FeRh compound is used as an example, as it displays a metamagnetic transition that depends sensitively on the degree of chemical order and the exact composition of the alloy.

גמגום צמיחה ואפיון של epilayers FeRh הורה B2 Metamagnetic

Chemically ordered alloys are useful in a variety of magnetic nanotechnologies. They are most conveniently prepared at an industrial scale using ...

Characterization of Recombination Effects in a Liquid Ionization Chamber Used for the Dosimetry of a Radiosurgical Accelerator

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via stereotactic radiotherapy where positioning accuracy allows delivering very high doses per fraction in a small volume of the patient. Dosimetric measurements on medical accelerators are conventionally realized using air-filled ionization chambers. However, in small beams these are subject to nonnegligible perturbation effects. This study focuses on liquid ionization chambers, which offer advantages in terms of spatial resolution and low fluence perturbation. Ion recombination effects are investigated for the microLion detector (PTW) used with the Cyberknife system (Accuray). The method consists of performing a series of water tank measurements at different source-surface distances, and applying corrections to the liquid detector readings based on simultaneous gaseous detector measurements. This approach facilitates isolating the recombination effects arising from the high density of the liquid sensitive medium and obtaining correction factors to apply to the detector readings. The main difficulty resides in achieving a sufficient level of accuracy in the setup to be able to detect small changes in the chamber response.

A growing number of radiation therapy devices offer the advantage of delivering the dose through very small beams to the tumor, allowing for increased conformity and higher doses per fraction. Many different detectors can be used for the dosimetry of these small fields. In the present study, the effect of ion recombination is investigated for a liquid ionization chamber using a stereotactic radiation therapy system.

אפיון השפעות רקומבינציה בנוזלי יינון קאמרי משמש לdosimetry של מאיץ radiosurgical

Most modern radiation therapy devices allow the use of very small fields, either through beamlets in Intensity-Modulated Radiation Therapy (IMRT) or via ...

Ultrasound Velocity Measurement in a Liquid Metal Electrode

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently more difficult than measuring the flow of a transparent fluid, since optical methods are not applicable. Ultrasound can be used to measure the velocity of an opaque fluid, not only at isolated points, but at hundreds or thousands of points arrayed along lines, with good temporal resolution. When applied to a liquid metal electrode, ultrasound velocimetry involves additional challenges: high temperature, chemical activity, and electrical conductivity. Here we describe the experimental apparatus and methods that overcome these challenges and allow the measurement of flow in a liquid metal electrode, as it conducts current, at operating temperature. Temperature is regulated within &#177;2 &#176;C using a Proportional-Integral-Derivative (PID) controller that powers a custom-built furnace. Chemical activity is managed by choosing vessel materials carefully and enclosing the experimental setup in an argon-filled glovebox. Finally, unintended electrical paths are carefully prevented. An automated system logs control settings and experimental measurements, using hardware trigger signals to synchronize devices. This apparatus and these methods can produce measurements that are impossible with other techniques, and allow optimization and control of electrochemical technologies like liquid metal batteries.

Ultrasound velocimetry is used to study mixing by fluid flow in liquid metal electrodes. The focus of this manuscript is to illustrate the methods used for making precise, spatially-resolved ultrasound measurements while limiting oxidation and controlling and monitoring temperature, applied current, and the heater power being supplied.

אולטראסאונד מהירות מדידה במתכת נוזלית אלקטרודה

A growing number of electrochemical technologies depend on fluid flow, and often that fluid is opaque. Measuring the flow of an opaque fluid is inherently ...

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.

פינת שינוי סלקטיבית של יכולת רטיבות משטח סיליקון על ידי פעמו UV לייזר הקרנה בסביבה נוזלית

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

How to Ignite an Atmospheric Pressure Microwave Plasma Torch without Any Additional Igniters

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a stable and continuous operation of the plasma is possible and the plasma torch can be used for many different applications. On one hand, the hot (3,600 K gas temperature) plasma can be used for chemical processes and on the other hand the cold afterglow (temperatures down to almost RT) can be applied for surface processes. For example chemical syntheses are interesting volume processes. Here the microwave plasma torch can be used for the decomposition of waste gases which are harmful and contribute to the global warming but are needed as etching gases in growing industry sectors like the semiconductor branch. Another application is the dissociation of CO2. Surplus electrical energy from renewable energy sources can be used to dissociate CO2 to CO and O2. The CO can be further processed to gaseous or liquid higher hydrocarbons thereby providing chemical storage of the energy, synthetic fuels or platform chemicals for the chemical industry. Applications of the afterglow of the plasma torch are the treatment of surfaces to increase the adhesion of lacquer, glue or paint, and the sterilization or decontamination of different kind of surfaces. The movie will explain how to ignite the plasma solely by microwave power without any additional igniters, e.g., electric sparks. The microwave plasma torch is based on a combination of two resonators &#8212; a coaxial one which provides the ignition of the plasma and a cylindrical one which guarantees a continuous and stable operation of the plasma after ignition. The plasma can be operated in a long microwave transparent tube for volume processes or shaped by orifices for surface treatment purposes.

This movie shows how an atmospheric plasma torch can be ignited by microwaves with no additional igniters and provides a stable and continuous plasma operation suitable for plenty of applications.

כיצד להצית לחץ האטמוספרה מיקרוגל פלזמה לפיד ללא כל igniters נוסף

This movie shows how an atmospheric pressure plasma torch can be ignited by microwave power with no additional igniters. After ignition of the plasma, a ...

How to Build a Vacuum Spring-transport Package for Spinning Rotor Gauges

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to 1.0 Pa. In this application, the SRGs are frequently transported to laboratories for calibration. Events can occur during transportation that change the rotor surface conditions, thus changing the calibration factor. To assure calibration stability, a spring-transport mechanism is often used to immobilize the rotor and keep it under vacuum during transport. It is also important to transport the spring-transport mechanism using packaging designed to minimize the risk of damage during shipping. In this manuscript, a detailed description is given on how to build a robust spring-transport mechanism and shipping container. Together these form a spring-transport package. The spring-transport package design was tested using drop-tests and the performance was found to be excellent. The present spring-transport mechanism design keeps the rotor immobilized when experiencing shocks of several hundred g (g = 9.8 m/sec2 and is the acceleration due to gravity), while the shipping container assures that the mechanism will not experience shocks greater than about 100 g during common shipping mishaps (as defined by industry standards).

Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.

כיצד לבנות חבילה הכוללת טיסה-אביב אבק עבור ספינינג Rotor מחוונים

The spinning rotor gauge (SRG) is a high-vacuum gauge often used as a secondary or transfer standard for vacuum pressures in the range of 1.0 x 10-4 Pa to ...

Preparation of Liquid-exfoliated Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets with Controlled Size and Thickness: A State of the Art Protocol

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. Layered crystals of molybdenum disulphide (MoS2) and tungsten disulphide (WS2) are exfoliated in aqueous surfactant solution by sonication. This yields highly polydisperse mixtures containing nanosheets with broad size and thickness distributions. However, for most purposes, specific sizes (in terms of both lateral dimension and thickness) are required. For example, large and thin nanosheets are desired for (opto) electronic applications, while laterally small nanosheets are interesting for catalytic applications. Therefore, post-exfoliation size selection is an important step that we address here. We provide a detailed protocol on the efficient size selection in large quantities by liquid cascade centrifugation and the size and thickness quantification by statistical microscopic analysis (atomic force microscopy and transmission electron microscopy). The comparison of MoS2 and WS2 shows that both materials are size-selected in a similar way by the same procedure. Importantly, the dispersions of size-selected nanosheets show systematic changes in their optical extinction spectra with size due to edge and confinement effects. We show how these optical changes are related quantitatively to the nanosheets dimensions and describe how mean nanosheets length and layer number can be extracted reliably from the extinction spectra. The exfoliation and size selection protocol can be applied to a broad range of layered crystals as we have previously demonstrated for graphene, gallium sulphide (GaS) and black phosphorus.

A protocol for the liquid exfoliation of layered materials to nanosheets, their size selection and size measurement by microscopic and spectroscopic techniques is presented.

הכנת Nanosheets Dichalcogenide מתכות מעבר נוזלי-מודבק עם גודל מבוקרת עובי: מדינה לפרוטוקול אמנות

We summarize recent advances in the production of liquid-exfoliated transition metal dichalcogenide (TMD) nanosheets with controlled size and thickness. ...

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

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous light irradiation. The photo-excitation of dopants that can quickly dissipate light into heat, coupled with anisotropic thermal expansion and self-shadowing of the film, gives rise to the self-sustained deformation. The oscillations observed are influenced by the dimensions and the modulus of the film, and by the directionality and intensity of the light. The system developed offers applications in energy conversion and harvesting for soft-robotics and automated systems.
The general method described here consists of creating free-standing liquid crystalline films and characterizing the mechanical and thermal effects observed. The molecular alignment is achieved using alignment layers (rubbed polyimide), commonly used in the display manufacturing industry. To obtain actuators with large deformation, the mesogens are aligned and polymerized in a splay/bend configuration, i.e., with the director of the liquid crystals (LCs) going gradually from planar to homeotropic through the film thickness. Upon irradiation, the mechanical and thermal oscillations obtained are monitored with a high-speed camera. The results are further quantified by image analysis using an image processing program.

The goal of the protocol is to create liquid crystalline polymer films that can mechanically oscillate under continuous light irradiation. We describe in great detail the conception of free-standing films, from the liquid crystal alignment method to the photo-actuation. The experimental protocol applied to prepare this material is broadly applicable.

הכנה של גביש נוזלי רשתות מאקרוסקופית תנועה מתנדנדות המושרה על ידי אור

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

Preparation of Large-area Vertical 2D Crystal Hetero-structures Through the Sulfurization of Transition Metal Films for Device Fabrication

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition metal dichalcogenides (TMDs) MoS2 and WS2 can be prepared on sapphire substrates. By controlling the metal film thicknesses, good layer number controllability, down to a single layer of TMDs, can be obtained using this growth technique. Based on the results obtained from the Mo film sulfurized under the sulfur deficient condition, there are two mechanisms of (a) planar MoS2 growth and (b) Mo oxide segregation observed during the sulfurization procedure. When the background sulfur is sufficient, planar TMD growth is the dominant growth mechanism, which will result in a uniform MoS2 film after the sulfurization procedure. If the background sulfur is deficient, Mo oxide segregation will be the dominant growth mechanism at the initial stage of the sulfurization procedure. In this case, the sample with Mo oxide clusters covered with few-layer MoS2 will be obtained. After sequential Mo deposition/sulfurization and W deposition/sulfurization procedures, vertical WS2/MoS2 hetero-structures are established using this growth technique. Raman peaks corresponding to WS2 and MoS2, respectively, and the identical layer number of the hetero-structure with the summation of individual 2D materials have confirmed the successful establishment of the vertical 2D crystal hetero-structure. After transferring the WS2/MoS2 film onto a SiO2/Si substrate with pre-patterned source/drain electrodes, a bottom-gate transistor is fabricated. Compared with the transistor with only MoS2 channels, the higher drain currents of the device with the WS2/MoS2 hetero-structure have exhibited that with the introduction of 2D crystal hetero-structures, superior device performance can be obtained. The results have revealed the potential of this growth technique for the practical application of 2D crystals.

Through the sulfurization of pre-deposited transition metals, large-area and vertical 2D crystal hetero-structures can be fabricated. The film transferring and device fabrication procedures are also demonstrated in this report.

הכנת שטח גדול אנכי 2D קריסטל הטרו-מבנים באמצעות Sulfurization של מתכות מעבר סרטים עבור ייצור המכשיר

We have demonstrated that through the sulfurization of transition metal films such as molybdenum (Mo) and tungsten (W), large-area and uniform transition ...