この仕事は科学研究オランダ組織によって財政上支えられる (NWO は-グラントのトップのパント: 10018944) と欧州研究評議会 (ERC の振動、助成金 669991)。A. H. G. 人々 プログラム (マリー ・ キュリー ・ アクション) の欧州連合の第 7 フレームワーク プログラム FP7-2013、グラント号 607602 から資金を認めています。

注: 全体の手順は、 図 1 で説明します。
 1 細胞の準備 <ol><li><ol>のガラス板のクリーニング <li>慎重に石鹸とお湯を使用して汚染 ( 図 1 a) を削除する 3 cm × 3 cm のガラス プレートをきれいします。</li>。
		<li>ビーカーとエタノール 99.5% ( 図 1 b) とカバーのガラス板を配置します</li>。
		<li>約 10 分の超音波風呂でビーカーの場所</li>
		<li>組織と本格的な空気でガラス板を慎重に乾燥します</li>。
		<li>溶剤、粉塵、トレースはありませんプレート左側に汚染の任意の種類ことを確認してください 。
		注: ガラス板がきれいと手袋で操作する必要があります</li>。
		<li>は、任意の有機残基を除去するために 20 分間の UV オゾン触媒反応管にガラス板を配置します。オゾン治療後プレート コーティング ステップ ( 図 1) の準備が整いました</li>。
	</ol></li> <li>ガラス板のコーティング 注: コーティング プレートの 2 つのセットを用意しています: 平面配向膜を配向と他と 1 つを設定します。後の段階でセルが 1 つの平面ガラス板と 1 つの垂直配向ガラス プレート ( 図 1) の構成されます。
	<ol><li>空気ガラス板を吹くし、スピン コーターの上に置きます</li>。
		<li>(ソリューションの約 0.5 mL) の全体の表面をカバーするガラス プレート上にポリイミド ソリューションを預金します</li>。
		<li>スピン コート次の条件に従って配置層: 17 x 11 x g/s の加速と g で 1:5 s のプログラムプログラム 2:40 g ・ 17 x g/s の加速度 × 420 s</li>
	</ol></li> <li>配向膜の硬化 <ol><li>配置層混合物 ( 図 1E) の溶媒の大部分を除去するために 110 ° C 10 分のホット プレートにコーティングされたガラス プレートを配置します</li>。
		<li>は、平面配向膜の配向を認識する特有な印を持つ (非被覆側) にガラス板をマークします。それはまた後の段階 ( 図 1 f) に記載されているラビング方向を示しますので、小さな矢印は平面ガラス板の通常便利です</li>。
		<li>すべてのガラス板をコーティングし、溶媒を除去すると、一度はポリイミド層 ( 図 1) を治すため 1 時間 180 ° C のオーブンでガラス板を配置します 。
		注意: この手順では、非常に熱い温度。手袋、眼鏡、呼吸用保護具着用します</li>。
		<li>ガラス板を焼成後冷ます室温まで 。
		注: 各ステップの間の任意の汚染を防ぐためには、お勧め保護箔をガラス板の上配置する</li>。
	</ol></li> <li>平面配向膜をこすり <ol><li>層一方向に LC をご案内いたします (サブ) マイクロ チャネルを作成するために平面配向膜をコーティングしたガラス板をこする。これを行うには、ベルベットの布のコート側にガラス板を下方配置します。2 本の指で均一で柔らかい圧力を適用します。慎重に直線方向にベルベットの布の表面に沿ってガラス板をドラッグします。ガラス板を持ち上げ ( 図 1 H) 回 3 つ同じ操作を繰り返します 。
		注: 単一の方向に前方に行っている間だけプレートをこするに重要です。ストレート方向に行き来して位置合わせが不正確になります</li>。
	</ol></li> <li>セルを接着 <ol><li>空気送風機を使用してガラス板にはエアブローします</li>。
		<li>スペーサー (ガラスビーズ) 明確に定義された直径 20 μ m を有する UV 硬化接着剤を混ぜて接着剤を準備です</li>。
		<li>は、平面配向膜をコーティングしたガラス板と垂直配向膜をコーティングしたガラスの皿を一枚取る。平面ガラスの 2 つの隣接したコーナーで接着剤の 2 つの小さな滴を配置します。( 図 1I) 2 つの最後のコーナーから約 5 mm の接着剤の他の 2 つの滴を配置します</li>。
		<li>垂直配向ガラス板を取るし、上に配置します。LC の混合物の十分なスペースを提供するためにガラス板のエッジ間に約 4 mm の隙間します。コーティング面が互いに直面していることを確認します</li>。
		<li>は、光の紫外線の下で 2 分のセルを配置することによって接着剤を治すです 。
		注意: 紫外線は有害です。手袋、眼鏡、呼吸用保護具着用します</li>。
	</ol></li></ol> 2。液晶混合物の調製とそのキャラクタリゼーション コンポーネント <ol><li><ol><li>LC レート 1、2.5 mg の写真手ふれ補正、茶色のガラス瓶 ( 図 2) の重合の 1 mg の 97.5 mg の重量を量る。イニシエーターの感度のために最良の混合物に紫外線を照射を防ぐ</li>。
	</ol></li> <li>粉体の均一な混合 注: 化学のフードでこの手順を実行します。
	<ol><li>(DCM) ジクロロ メタン 3 mL を上記のコンポーネントに追加し、固体は完全に溶解するまでを振る</li>。
		<li>30 分の 30 ° C のホット プレートにバイアルを配置し、DCM の迅速な蒸発を促進するアルゴンの流れを追加します 。
		メモ: DCM の残留痕跡を除去するために真空にバイアルを配置する勧めします</li>。
	</ol></li> <li>観測下で偏光光学顕微鏡 (POM) フェーズ遷移を決定するため <ol><li>混合物が完全に乾燥して少量の場所 (± 10 mg) 平面配向膜をコーティングしたガラス平板間 。
		注: フェーズを正しく特徴付けるためにお勧めのラビング平面ガラス板を使用する</li>。
		<li>は、ホット ステージ装備ポンポンにスライドを配置します。イメージが (交差偏光板を使用して) 黒くなるまで細胞を熱等方相を示すします</li>。
		<li>はゆっくりとホット プレートを冷やすし、転移温度に注意してください。、上記混合物のネマチック転移等方性は 103 ° c、スメクティック転移ネマティックは 86 ° C ( 図 3 a) で発生します。</li>
	</ol></li></ol> 3。フィルムの準備 <ol><li>は上向き ( 図 1 j) <ol><li>場所垂直配向面ホット プレート上のセルのセルの充填します。流体は、ネマティック相よりも粘性が低くのでセルの充填を容易に 110 ° C (等方相) に温度を設定します</li>。
		<li>セルの端に固体混合物のパーツを配置します</li>。
		<li>固体を溶かすし、セルに毛管現象による流れの液体の混合物。セルが塗りつぶされるまで端でより多くの混合物を追加します</li>。
	</ol></li> <li>ネマティック相と重合 ( 図 1 K) に冷却 <ol><li>セルがいっぱい、一度ゆっくりと冷まします (5 ° C/分) ネマティック相にする 90 ° C にします</li>。
		<li>フィルムは、適切な温度ですぐに 30 分のための 90 ° C で光 UV の下で置くことによって混合物を重合 
		注意: 紫外線は有害、それは保護された環境で、重合を実行する勧めします</li>。
		<li>後ベーキング ステップ完全重合ネットワークを確保するため勧めします。約 10 分のための 130 ° C のホット プレートにセルを配置し、それはゆっくりと室温まで冷ますします</li>。
	</ol></li> <li>セルのサンプルの切断開始 <ol><li>セルを開いて、1 つにかみそりの刃を入れてエッジ、2 枚のガラス板との間に押し込みます。一度に ( 図 1 L) セル開きます</li>。
		<li>フィルムの剥がし、かみそりの刃で小さなコーナーを持ち上げます。映画 ( 図 1 M) の除去を容易にお湯にガラス板を置くことが必要な場合です</li>。
		<li>水から映画を削除しそれを慎重にはがします</li>
		<li>カット以下の寸法を有する膜の分子ディレクター (消毒用平面側の方向) に沿ってストライプ: 4 mm × 2.5 cm ( 図 1N).</li>
	</ol></li></ol> 4。自励振動観測 <ol><li><ol>ラボのセットアップ <li>クランプ自己終了ピンセットを使用してこのような方法でその 1.7 cm 映画のサンプルは自由に移動する</li>。
		<li>試料を垂直に保持し、発光ダイオード (LED) 梁 (400 mW/cm 2) 垂直にサンプルを直接します。通常、光はサンプルから約 20 cm です。光は、ピンセット ( 図 4) の下、映画の上部に到達する必要があります。得られた振動の高速カメラ (150 フレーム/秒) で記録され、画像処理プログラムで分析します</li>。
	</ol></li> <li>直射日光とセットアップ <ol><li>4.1.1 の手順で上記が、LED ライトを使用する代わりにフォーカス レンズとフィルムの上に日光</li>。
	</ol></li> <li>熱効果の測定 <ol><li>サーマル カメラ 15 (40 フレーム/秒) を使用して振動のサンプル内の温度変化を測定します</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>

著者は利害の対立があります。

ここで説明した結果 6 カーボンのスペーサーと LC レートで以前研究15と対等であります。それは、機械的特性の異なる16膜に振動を取得するメソッドを適用できることを示します。
写真熱応答 LCN の作製が報告されます。平面配向膜の摩擦などのセルの準備の重要な説明のプロトコルのいくつかのステップがあります。実際には、プロトコルの成功はまた薄膜への応用を制限する LC スプレイ配向の高品質に依存します。
以前は、写真アクチュエータ フォト スイッチを多量に含む LCNs に基づいての多くの例は報告された11,12,13,19をされています。ここで開発した方法の主な利点は、作動を観察する必要があるドーパントの数量限定 (&#60; 5 wt %) 使用可能なドーパントの幅広い選択肢。15これらの結果は、潜在的なアプリケーションの範囲を拡大します。さらに、このプロトコルの力は、異なるマトリクス構成が付いているフィルムのヤング率、ストライプと光の強さの寸法を変更することによって振動の振幅と周波数を変更する機能です。
この方法論は、自動化されたシステムの広い範囲の LC 材料を作製する容易に拡張できます。ここ記載されているプロトコルは、ソフト、ロボットや自動化された材料の非平衡システムの開発に道を開きます。

持続可能なエネルギーへの検索は、化石エネルギーと気候変動の枯渇に応答の関心の領域です。電気を生成する太陽光発電など光のエネルギーを機械的な仕事に変換する方法を検討されている現在、生産するバイオマス燃料、太陽水の酸素と水素を生成する分解します。ただし、光によって支えられてこれらのすべてのプロセスのエネルギー生産は、作業を行うマシンを実行できる前に複数手順は必要。ただし、これらのアプローチは、アプリケーションの大規模なパネルを提供して、生産、貯蔵および中間体 (例えば、電気潜在的な化学燃料) の輸送が必要です。したがって、巨視的運動に直接太陽光を変換することができるデバイスは、簡素化の利点を紹介します。
最後の十年では、ポリマーが照射1,2,3時に形状を変更写真アクチュエータの多くの例が開発されました。ただし、これらの例の大多数は、連続作動に 1 つの州から他に切り替えるにオン/オフ光を回転が必要です。これまでのところ、非平衡光応答性材料の限られた数だけは説明4,5,6,7をされています。液晶ネットワーク (LCNs)8,9,10、11,12,13に基づくシステムは、本質的な原因についても検討します。異方性制御ファッション14で変形を事前設定できます。最近、LCN に組み込まれている写真スタビライザーの励起によって誘起される写真熱効果が振動運動15を生成できることが報告されました。
ここでは、連続光照射下で機械的に振動 LCN フィルムを作成する方法を説明します。映画の構想のキャラクタリゼーションと液晶混合物の重合にセルの準備から詳細です。LCN の映画の写真作動と運動の解析も報告されます。LCNs は熱異方性熱膨張と映画の後の巨視的変形を誘発するネットワーク内に光はすぐに消費することができます分子をドープしました。自己シャドーイング、温度変化、収縮・伸長材料の間の相互作用は、振動15に上昇を与えます。光とこの効果を取得するサンプルの向きなど、正確なセットアップは、プロトコルでハイライトされます。振動はその周波数によって特徴付けられるし、LCN のプロパティによって制御します。私たちの知る限り、これはドーパントの広い範囲での作業の単純なメカニズムにより、発振すること自己 LCN フィルムを作成するためのメソッドの最初の説明です。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Material</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LC diacrylate ( compound 1: Figure 2)</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>Name</td>
			<td>Company</td>
			<td>Catalog Number</td>
			<td>Comments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Equipment</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

ドープ液晶ネットワークに基づく戦略は、連続光照射下におけるプラスチック フィルムの機械の自励振動を作成する説明します。光は熱にすぐに消費することができますドーパントの励起は異方的熱膨張とあいまって、自律的な変形を生じさせる膜の自己シャドーイングします。振動観察寸法やフィルムの弾性率および方向性と光の強さによって、影響を受けています。開発システムでは、エネルギー変換、ソフト ロボットの収穫と自動化されたシステム内のアプリケーションを提供しています。
ここで説明する一般的な方法は、フリースタンディング液体結晶薄膜の作成と見られる機械的・熱的効果を評価で構成されます。分子の配向は、配向膜 (ラビング) 製造業表示でよく使用されるを使用して実現されます。大変形アクチュエータを取得するには、液晶を調整し、構成ではスプレイ/ベンド、すなわち液晶 (LCs) の平面から垂直配向膜厚を徐々 に行く監督と重合。照射時に、得られる機械的・熱的振動は、高速カメラで監視されます。さらに画像処理プログラムを使用して画像解析による定量化されます。

プロトコルの成功は、光照射下における膜の振動の観察です。振動は大きく、誤解を招く結果を見ることがあります。また、振動が安定している時間 (時間のタイム スケール) をかけて、少し疲労が認められました。
とりわけ、スプレイ配向性自律作動 (図 5 a) の達成に重要です。フィルムの厚さで分子の向きの勾配は、作動16,17,18時にフィルムの平面/垂直配向辺に収縮/拡張を誘導します。この非対称の応答は、巨視的な運動を強化します。実験 (曲げ、小さな変形または曲げが奇数の不在) の失敗は、貧困層の配向によって説明できます。最初に、フィルムは透明なはずです。(図 5 b)。 簡単なステップで正しいスプレイ配向を確認するには、(図 5-E) 拡散白色光源上交差偏光板のガラス基板に接続されているフィルムが観察されます。Xy 平面に 45 ° に 0 ° からクロス偏光フィルターの間にフィルムを回転、映画を鋭く明るさを変更しました。分子の監督中心面からフィルムをはめ込んで映画は、上部から表示中 (平面) のうち白 (面内) 黒から色を変更ください。同様の検証手順は、アルミ箔で覆われているホット プレートの上に偏光板を通して細胞を観察することによって重合する前に行うことができます。さらに、映画はストリップにカットされた場合、垂直側の曲線の中央に自然の曲率を提示します。これはフィルムの 2 つの側面の拡張がある反対看板 (図 6 a)、高温で重合から残留応力が原因です。配置が成功しない場合に、ポリイミド層を準備する方法を再考すべきです。これらの細胞の生産は、配向膜を取得する重要です。最も重要なステップは摩擦: プレートにあまりにも強い圧力が部分的にポリイミドを削除層し、配置のための非常に貧しいコマンド層。室温で、フィルムがガラス状態 (図 3 b) です。映画がソフトや粘着性は、重合が完了しなかったこと、おそらくため照射時間が短すぎる、またはイニシエーターが低下を意味します。液晶液晶の混合物は、溶媒の存在液晶混合系の相挙動に影響を与える可能性がありますので均一およびセルの充填する前に乾燥はずです。液晶混合物の重合前に配置。手順を急速に通過し、130 ° C 以上サンプルを長時間加熱しない配置プロセス中に熱重合を避けるために注意する必要があります。クリア ポイントの上のセルを充填、十分な (110 ° C) です。
機械的・熱的振動の高速度カメラによる登録 (図 7の提案するプロトコルの成功を確認します。ビデオ 1)。映画は 1 つの端にクランプされたとき、集中光を平面側 1.7 cm 自由に動くと照射を残してそれベンド解除するとき (図 6 b) 光の方向のフラットな状態の方。(図 4) 光の焦点の位置にヒンジがあります。映画はスムーズにクランプし、側ではなくは垂直方向に移動する必要があります。その後、映画は 20 μ m × 7.6 Hz ± 5% と振幅 30 ° ± 10% 寸法 1.7 cm × 0.4 cm のフィルムのための周波数の振動と継続的に移動を開始します。熱振動は映画の慣性のためわずかな位相遅延と同じ周波数 (7.4 Hz ± 5%)、存在のサーマル カメラで測定します。この周波数fは寸法およびフィルム15の係数によって支配されます。振動の振幅は光の強さによって異なります、セットアップによって、特にのサンプルに光の焦点の位置に影響されます。振動のメカニズムは以下のとおりです: 1) カール フィルムは集束光照射、ドーパントの光を吸収し、熱に変換、映画、ヒンジで温め、配向; によってあらかじめ定義方向にベンド解除するとき2) 先端の温度および緩和; その後固いの減少を誘導するフィルムのヒンジを影します。3) ヒンジは再度照射、温め、映画曲がる15。これらの連続する手順の繰り返し振動を生じさせる。この現象を観察することの重要な要因は、写真熱効果と強度とフォーカス ライト (図 4) の位置によって制御されるフィルムの自己シャドーイングです。例えば、わずかに傾いてランプは、サンプルの完全なカーリングを誘発します。また、あまりにも低光強度のオーバー シュートを誘発する大きな曲げヒンジで温度が十分な間ヒンジの光強度の高すぎるので与えることをしない (図 6、180 ° 映画の曲げ)。実験の成功のための他の要件は、摂動を避けるために風から保護された環境でセットアップを配置することです。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig1.jpg"> 
図 1。スプレーを取得する全体的な手順整列 (A N) から 14 の手順で LCN 。手順A-C: ガラス プレートのクリーニングD-Gの手順: 平面を作成するガラス板の垂直配向膜のコーティングステップH: ベルベット布; を使用してガラス板の摩擦私のステップ: セルを形成するプレートを接着ステップJ: 液晶混合物およびネマチック相; に配置を持つセルを埋める手順K: 紫外光; 下写真重合L-Nの手順: セルの開閉、ストリップを取得するフィルムの切断します。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig2.jpg"> 
図 2。使用される部品の化学構造。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig3.jpg"> 
図 3。単量体混合物と高分子膜の熱特性。) 示差走査 calorimetry (DSC) 重合相転移を決定する前に混合物の。インセット: ポンポン写真、スケール バー: 100 μ m. B) 高分子フィルムの動的機械的熱分析 (DMTA) 測定。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig4.jpg"> 
図 4。と光の前でピンセットにクランプ振動フィルムの左側で LED を示すセットアップの画像。はめ込みは、曲げられたフィルムおよびローカライズされた照明の概略を示しています。赤の領域は、テキストに記載されている暖かいヒンジに対応します。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig5.jpg"> 
図 5。スプレイ配向の模式図A)。透明度とフィルムの色の不在を示す TU/e ロゴの前面にガラス セルのB) の画像。矢印は、平面ガラス板の摩擦方向を示します。C-スプレイ配向の特性を示す交差偏光板との間に撮影されるフィルムのE) 写真 (画像 D: XY 平面、図 Eに 45 ° の回転: xy 平面の回転)。配向分子のディレクターは、赤い矢印で示されます。スケール バー: 1 cm.<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig5large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig6.jpg"> 
図 6。A) 垂直側の曲線の中央に自然の曲率を表示ピンセットでクランプ フィルムの画像。光照射時にフラットな状態になるフィルムのB) 画像 (365 nm、0.52 W/cm2)。C) 照射によるフィルムの画像で 180 ° 曲げを示す照度の高すぎます。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig6large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig7.jpg"> 
図 7。UV 照射中に時間をかけて、フィルムの先端の機械振動 (LED 365 nm、0.52 W/cm2)。インセット: 移動映画のスクリーン ショットは、高速カメラで撮影しました。映画ジオメトリが 1.7 cm (長さ) x 0.4 cm (幅) × 20 μ m (厚さ)。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig7large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56266/56266fig8.jpg"> 
図 8。UV 照射中に時間をかけて露出部 (ヒンジ) の熱振動 (LED 365 nm、0.52 W/cm2).インセット: 温度分布を持つ振動映画のスクリーン ショットは、ヒンジ時の温度変化を示す熱カメラに登録。映画ジオメトリが 1.7 cm (長さ) x 0.4 cm (幅) × 20 μ m (厚さ)。<a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56266/56266fig8large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light at JoVE.com

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

プロトコルの目的は、連続光照射下で機械的に振動することができます液晶ポリマー フィルムを作成することです。我々 はすばらしい細部で写真作動する液晶配向法からの自立膜の概念について説明します。この材料の作製に応用実験のプロトコルは広く適用可能です。

巨視的揺動運動の光によって誘起される液晶ネットワークの準備

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

preparation-liquid-crystal-networks-for-macroscopic-oscillatory

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Physics

Engineering

Unit 1

Oscillations

SCIENTISTS IN ACTION

11.5K ビュー.  Technical University of Eindhoven. プロトコルの目的は、連続光照射下で機械的に振動することができます液晶ポリマー フィルムを作成することです。我々 はすばらしい細部で写真作動する液晶配向法からの自立膜の概念について説明します。この材料の作製に応用実験のプロトコルは広く適用可能です。

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

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).

フォトニック結晶スローライト導波路とキャビティの作製と評価

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 ...

工学

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.

液体環境におけるパルスUVレーザー照射によるシリコン表面の濡れ性の選択エリア変更

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.

プラズモニックナノ粒子を用いてグラフェン酸化物の可視光誘起削減

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

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly known as plasmonic effects, play an important role. Research in this field has, however, been impeded owing to the difficulty of fabricating devices containing the desired functional metal nanostructures. In order to provide a viable strategy to this issue, we herein show a transfer printing-based approach that allows the quick and low-cost integration of designed metal nanostructures with a variety of device architectures, including solar cells. Nanopillar poly(dimethylsiloxane) (PDMS) stamps were fabricated from a commercially available nanohole plastic film as a master mold. On this nanopatterned PDMS stamps, Ag films were deposited, which were then transfer-printed onto block copolymer (binding layer)-coated hydrogenated microcrystalline Si (&#181;c-Si:H) surface to afford ordered Ag nanodisk structures. It was confirmed that the resulting Ag nanodisk-incorporated &#181;c-Si:H solar cells show higher performances compared to a cell without the transfer-printed Ag nanodisks, thanks to plasmonic light trapping effect derived from the Ag nanodisks. Because of the simplicity and versatility, further device application would also be feasible thorough this approach.

A viable transfer printing-based methodology to introduce plasmonic metal nanostructures in solar cells is described. Using nanopillar poly(dimethylsiloxane) stamps, an Ag-based ordered nanodisk array was integrated with standard hydrogenated microcrystalline Si solar cells, which led to improved device performances due to plasmonic light trapping.

転写印刷により水素化微結晶シリコン太陽電池の光トラッピング銀ナノ構造の統合

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using femtosecond laser-induced ablation. We show that thousands of periodic nano-craters are fabricated on an optical nanofiber by irradiating with just a single femtosecond laser pulse. For a typical sample, periodic nano-craters with a period of 350 nm and with diameter gradually varying from 50 - 250 nm over a length of 1 mm are fabricated on a nanofiber with diameter around 450 - 550 nm. A key aspect of such a nanofabrication is that the nanofiber itself acts as a cylindrical lens and focuses the femtosecond laser beam on its shadow surface. Moreover, the single-shot fabrication makes it immune to mechanical instabilities and other fabrication imperfections. Such periodic nano-craters on nanofiber, act as a 1-D PhC and enable strong and broadband reflection while maintaining the high transmission out of the stopband. We also present a method to control the profile of the nano-crater array to fabricate apodized and defect-induced PhC cavities on the nanofiber. The strong confinement of the field, both transverse and longitudinal, in the nanofiber-based PhC cavities and the efficient integration to the fiber networks, may open new possibilities for nanophotonic applications and quantum information science.

We present a protocol for fabricating 1-D photonic crystal cavities on subwavelength diameter silica fibers (optical nanofibers) using femtosecond laser-induced ablation.

フェムト秒レーザー誘起アブレーションを用いたナノファイバー上の1次元フォトニック結晶共振器の作製

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

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.

界面湿潤シートの熱力学的成長によって引き起こされる液晶の配向転移

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

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.

大面積垂直 2次元結晶ヘテロ構造デバイス作製のための遷移金属薄膜の硫化からの準備

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

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves several steps, include drawing samples, cooling, cutting, transport to the laboratory, and analysis. The whole analysis process requires more than 30 minutes, which hinders on-line process control. Laser-induced breakdown spectroscopy is an excellent on-line analysis method that can satisfy the requirements of vacuum induction melting because it is fast and noncontact and does not require sample preparation. The experimental facility uses a lamp-pumped Q-switched laser to ablate melted liquid steel with an output energy of 80 mJ, a frequency of 5 Hz, a FWHM pulse width of 20 ns, and a working wavelength of 1,064 nm. A multi-channel linear charge coupled device (CCD) spectrometer is used to measure the emission spectrum in real time, with a spectral range from 190 to 600 nm and a resolution of 0.06 nm at a wavelength of 200 nm. The protocol includes several steps: standard alloy sample preparation and an ingredient test, smelting of standard samples and determination of the laser breakdown spectrum, and construction of the elements concentration quantitative analysis curve of each element. To realize the concentration analysis of unknown samples, the spectrum of a sample also needs to be measured and disposed with the same process. The composition of all main elements in the melted alloy can be quantitatively analyzed with an internal standard method. The calibration curve shows that the limit of detection of most metal elements ranges from 20-250 ppm. The concentration of elements, such as Ti, Mo, Nb, V, and Cu, can be lower than 100 ppm, and the concentrations of Cr, Al, Co, Fe, Mn, C, and Si range from 100-200 ppm. The R2 of some calibration curves can exceed 0.94.

During vacuum induction melting, laser-induced breakdown spectroscopy is used to perform real-time quantitative analysis of the main-ingredient elements of a molten alloy.

レーザー誘起分解分光法による真空誘導融解の定量分析

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves ...

Preparation of Graphene Liquid Cells for the Observation of Lithium-ion Battery Material

In this work, we introduce the preparation of graphene liquid cells (GLCs), encapsulating both electrode materials and organic liquid electrolytes between two graphene sheets, and the facile synthesis of one-dimensional nanostructures using electrospinning. The GLC enables in situ transmission electron microscopy (TEM) for the lithiation dynamics of electrode materials. The in situ GLC-TEM using an electron beam for both imaging and lithiation can utilize not only realistic battery electrolytes, but also the high-resolution imaging of various morphological, phase, and interfacial transitions.

Here, we present a protocol for the fabrication and preparation of a graphene liquid cell for in situ transmission electron microscopy observation, along with a synthesis of electrode materials and electrochemical battery cell tests.

グラフェン液セルのリチウム イオン電池材料の観察のための準備

In this work, we introduce the preparation of graphene liquid cells (GLCs), encapsulating both electrode materials and organic liquid electrolytes between ...

Studying Large Amplitude Oscillatory Shear Response of Soft Materials

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl sulfoxide (DMSO) and xanthan gum in water &#8212; two concentrated polymer solutions used as viscosifiers in foods, enhanced oil recovery, and soil remediation. Understanding the nonlinear rheological behavior of soft materials is important in the design and controlled manufacturing of many consumer products. It is shown how the response to LAOS of these polymer solutions can be interpreted in terms of a clear transition from linear viscoelasticity to viscoplastic deformation and back again during a period. The LAOS results are analyzed via the fully quantitative Sequence of Physical Processes (SPP) technique, using free MATLAB-based software. A detailed protocol of performing a LAOS measurement with a commercial rheometer, analyzing nonlinear stress responses with the freeware, and interpreting physical processes under LAOS is presented. It is further shown that, within the SPP framework, a LAOS response contains information regarding the linear viscoelasticity, the transient flow curves, and the critical strain responsible for the onset of nonlinearity.

We present a detailed protocol outlining how to perform nonlinear oscillatory shear rheology on soft materials, and how to run the SPP-LAOS analysis to understand the responses as a sequence of physical processes.

ソフトマテリアルの大振幅振動せん断応答を勉強

We investigate the sequence of physical processes exhibited during large amplitude oscillatory shearing (LAOS) of polyethylene oxide (PEO) in dimethyl ...