Bu çalışma, JSPS KAKENHI tarafından 16H06037 numaralı hibe tarafından desteklenmiştir. HR-DSC için teknik yardım için Hokkaido Üniversitesi&#39;nden Dr. Yuji Sasaki&#39;ye içtenlikle teşekkür ederiz.

1. Bir Perfloropolimerin Sıvı Kristal Hizalama Katmanının Cam Yüzeylere Hazırlanması <ol><li> Perfloropolimer çözeltisinin hazırlanması <ol><li> Bir perfloropolimer çözeltisinin (ağırlıkça% 9 polimer) 1: 2 oranında bir ticari çözücüye eritilmesi ile 1 mL perfloropolimer çözeltisi hazırlanır; Bu 0.5-1 μm kalınlığındaki filmlerin spin kaplamalı olmasını sağlar. NOT: Kullanılan çözelti ve çözücü için Malzeme Listesi&#39;ne bakın. </li></ol></li><li> Perfloropolimerin temiz cam yüzeylere kaplanması <ol><li> Alkali bir deterjanda 38 veya 42 kHz&#39;de sonikasyon ile cam yüzeyleri (tipik boyut: 1 cm x 1 cm) yıkayın. Bunları damıtılmış su ile tekrar tekrar durulayın. Tipik olarak, her seferinde 5 dakika sonikasyon ile 10 kattan fazla durulayın. </li><li> Substratları UV-O 3 temizleyicisine 10 dakika boyunca bekletin. </li><li> Adım 1.1&#39;deki çözeltiden 20 uL damla damla temizlenmiş cam substra üzerine damlatıntes. Çözeltiyi hemen 3,500 rpm&#39;de ve oda sıcaklığında 70 saniye spin-kapla. Filmi, çözücüyü çıkarmak için 80 ° C&#39;de 60 dakika pişirin ve sertleştirmek için 200 ° C&#39;de 60 dakika pişirin. </li></ol></li></ol> 2. LC Hücrelerinin Hazırlanması <ol><li> Fotoğrafla iyileştirilebilen bir reçine ve 365 nm dalga boyundaki (1.1 W / cm2) bir LED lamba kullanılarak film ile kaplanmış iki cam yüzey yapıştırın. Mikrometre boyutunda cam partikülleri veya polietilen naftalat filmler kullanarak, iki substrat arasındaki boşluğun kalınlığını 2-100 μm aralığında ayarlayın. </li><li> Hazırlanan LC hücrelerine, izotropik sıvıdan (I) daha yüksek bir sıcaklıkta kılcal kuvvet altında bir spatula kullanılarak bir LC malzemesi 4&#39;-butil-4-heptil-bisikloheksil-4-karbonitril (CCN47; 0.2-10 uL) Nematik (N) faz geçiş sıcaklığı. NOT: CCN47 negatif bir dielektrik anizotropisi vardır ve faz sırası Cry 298.6 K SmA 301.3 KN 33&#39;tür1.3 KI, burada Cry ve SmA kristal ve smektik A safhalarıdır. CCN47&#39;yi N fazında veya SmA fazında uygulamayın çünkü akışla indüklenen hizalama terfi edilebilir. </li></ol> 3. Örnek Karakterizasyonu <ol><li> Polarize optik mikroskopi (POM) ile doku gözlemi 10 <ol><li> ± 0.1 K doğrulukla numune sıcaklığını kontrol etmek için bir sıcak kademe ile birlikte 4-100X objektif mercekleri olan POM altında LC hücrelerini izleyin. Dokuları, Kelvin başına eşit aralıklarla, 5 kareden fazla çerçevede kaydedin. Soğutma ve ısıtma işlemlerinde 291-343 K aralığında dijital renkli bir kamera kullanın. </li></ol></li><li> Dielektrik spektroskopi (DS) 11 <ol><li> LC hücrelerini, ITO elektrotlarıyla hazırlayın - bunlar, kare veya dairesel şekle sahip olabilir ve ticari olarak satın alınabilir - her iki yüzey üzerinde de. Her bir alt tabakaya bir kurşun teli lehimleyin. NOT: Kullanılan alt katmanlar için Malzeme Listesi&#39;ne bakın. </li><li> Ticari bir impedans / kazanım fazı analizörü kullanarak, POM için olduğu gibi, LC hücrelerinin kapasitansını veya dielektrik sabitini ölçün. Numunelerin durumunun her ölçümden önce dengelenmesini sağlayın. LC hücrelerinin kapasitansını her 5 dakikada manuel olarak ölçerek kapasitansın veya LC hücrelerinin dielektrik sabitinin zaman bağımlılığını ölçün. </li><li> DS ölçümünü ancak LC hücrelerinin kapasitans veya dielektrik sabitinin zamana bağlı olmadığı durumlarda başlatın. </li></ol></li><li> Yüksek çözünürlüklü diferansiyel tarama kalorimetresi (HR-DSC) 12 <ol><li> LC hücrelerini tam olarak POM&#39;da olduğu gibi incelenecek ev yapımı HR-DSC&#39;ye yerleştirin ( asla DSC tava kullanmayın). Bir İK-DSC tasarlamak ve oluşturmak ve nasıl kullanılacağını öğrenmek için Referans 12&#39;ye bakın. Minimum sıcaklık çözünürlüğünü arttırmak için 0.05-0.10 K / dak&#39;lık tarama oranlarıyla ölçüm yapıner. </li></ol></li><li> Otlatma olayı X ışını kırınımı (GI-XRD) 13 <ol><li> LC hücresini (POM veya DSC için kullanılır) veya 2-5 μL CCN47 damlacıklı bir örneği, bir sıcaklık kontrol cihazı ile donatılmış olan GI-XRD numune aşaması üzerindeki bir kaplamalı alt tabakaya koyun. </li><li> Numuneyi hem soğutma hem de ısıtma üzerine 291-343 K aralığında istenen sıcaklıklarda 10 dk&#39;dan fazla dengeye getirin. </li><li> Moleküler yönlendirme ve düzen / yapılar hakkında yüzey bilgisini çıkarmak için, örnek üzerinde bir olaylı röntgen ışını kullanarak dakikada bir 0.05-0.10 ° lik bir olay açısı uygulayın. Kırılma mukavemetinin en güçlü olduğu en uygun yansıma açısını bulmak için X-ışını ışınının olay açısını döndürün. En uygun olay açısında ölçüm yapın. NOT: GI-XRD&#39;nin, nanometre ölçeğinde arayüzey özelliklerini saptamayı mümkün kıldığını ve dolayısıyla ince l&#39;den gelen sinyali maksimize ettiğini aklınızda bulundurunToplu gelen sinyali en aza indirirken ayerler. GI-XRD dışındaki normal XRD geometrileri, X-ışını radyasyon ışınının malzemelere nüfuz derinliğine sahip olduğundan yüzey duyarlı yöntem değildir. </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>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

5 μm&#39;lik bir LC hücresi ( Şekil 1a ve b ) kullanılarak alınan 10x POM görüntüleri, birinci derece biçimde sıcaklık değişimi üzerine, toplu LC moleküllerinin yönelimli durumunun P ve V yönleri arasında geçiş yaptığını açıkça göstermektedir. Bu, etki alanı çekirdeklenme ve büyüme süreçleri ile işaretlenir ve başlangıç ​​yönünden 90 ° farklı yeni bir yönlendirme bulunur. Soğutma ve ısıtma sırasındaki geçiş sıcaklıkları sırasıyla 321.5 K ve 325.3 K&#39;dır. CCN47&#39;nin ~ 0.02 9&#39;luk bir çift gerilimi olduğu için, LC hücrelerinin kalınlığı 5-20 um aralığında olduğunda Schlieren dokusunun görünürlüğü iyidir. Kalınlık bu aralıktan daha küçükse, Schlieren dokusunun geçirgenliği daha düşük olur ve bu durum daha kötü görme ile sonuçlanır. Öte yandan, kalınlık bu aralıktan daha büyükse, parazit ve saçılma POM görüntülerinde sapmalara neden olur, vi&#39;yi düşürürVe etkin optik çözünürlük bile. LC yönlendiricisinin eğilme açısını toplu haldeki normal yüzey ( örn . Kutup açısı) açısından kantitatif olarak araştırmak için, 1 kHz&#39;lik sabit bir frekansta (iletken frekans aralığından çok uzakta) DS ölçümü, eşzamanlı olarak POM, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak ( Şekil 1c ). Kullanılan LC&#39;nin dielektrik anizotropisi, hem P hem de V hizalama katmanlarına sahip hücreleri kullanarak sıcaklığın bir fonksiyonu olarak önceden ölçülür olduğundan, yönelim geçişinde dielektrik geçirgenlik (ℇ) değişikliği kutuptaki değişime tercüme edilebilir Toplu halde LC&#39;lerin açısı. Şekil 1c&#39;de , hem soğutma hem de ısıtma üzerine ℇ izi, P (V) &#39;den V (P)&#39; ye doğru oryantasyon geçişinin aniden ortaya çıktığı ve iz içinde büyük bir sıçrama olduğu açıkça göstermektedir. Büyük kesintiliğin, ℇOryantasyon geçişinin POM tarafından yapılan gözlemle tutarlı bir birinci derece doğası vardır. DS ölçümü, anizotropik malzemelerin kutup açısını ortalama olarak tahmin etmek için yeterince güçlü olmasına rağmen, derinlik çözünürlüğünden yoksundur ve düzlem içi azimuthal yönlendirme hakkında herhangi bir bilgi veremez. Şekil 2a&#39;da , 25 μm LC hücredeki İK-DSC izi, ~ 318 K&#39;de soğutma üzerine (~ 328 K&#39;de ısıtma) yönelim geçişinde geçişi sağlayan ısı akışındaki kademeli bir değişimi teyit eder; bu noktada, yığın yönelimli durum P&#39;den V konumuna değişir. Ayrıca ~ 332 K&#39;da dökme IN faz geçişindeki ısı anomalileri ve ~ 303 K&#39;da dökme N-SmA faz geçişinde. 0.05-0.10 K / dak&#39;dan daha yüksek bir tarama oranı, daha kötü sıcaklık çözünme gücü ve gürültüyle sonuçlanır Isı akışında dengeleyebilir ve hedef örneği denge dışına çıkaracaktır. Yönelme geçişinde ısı akışındaki yarı kademeli değişim eşlik etmezMoleküller arasındaki bağlarda depolanan potansiyel enerjiyi temsil eden ölçülebilir latent ısı. Bu, önemli bir latent ısı içeren normal LC ve kristalin faz geçişlerinden farklıdır. Bu, birim hacim başına ısı akış oranının, d Q / dt dV, direkt olarak özgül ısı kapasitesi Cp ile ilişkili olduğu anlamına gelir ( yani, dQ / dtdVCcp). Bu sonuç, P&#39;den V&#39;e oryantasyon geçişini tamamlayan yığın moleküllerinin ( X ) fraksiyonunu belirlemeyi mümkün kılar. Buna karşılık, bu, Kolmogorov-Johnson- Mehl-Avrami, (KJMA veya Avrami) analizi 16 , 17 , 18 . Şekil 2b , Avrami uydurmasını, denklem <img alt="Denklem" sRc = &quot;/ files / ftp_upload / 55729 / 55729eq1.jpg&quot; /&gt;, burada X , K , t ve n yeni alanların hacim fraksiyonu, sıcaklık bağımlı Avrami katsayısı, zamanı ve Avrami üssüdür ). N , heterojen bir çekirdeklenme ve daha sonra 2D büyüme arayüzey ıslatma prosesi düşündüren ~ 2.6 olduğu doğrulandı. Bu sonuç, normal toplu NLC&#39;lerde izotropik-nematik geçiş için Avrami üssüne (≈ 3.6) tam tersi gelir (lütfen Referans 8&#39;deki Destekleyici Bilgiler&#39;e bakın). Mevcut KJMA analizinin HR-DSC&#39;deki mükemmel sıcaklık özünürlüklü güç ve iyi sinyal-gürültü oranı sayesinde mümkün olduğunu unutmayın. Bu konvansiyonel DSC cihazlarıyla sağlanamaz. Bu teknik, ısı akışındaki küçük değişikliklere duyarlı olduğu için ( örn., Nanofilamentlerin çekirdeklenme / büyüme süreçleri bile saptanabilir olduğunda 19 ), küçük chan&#39;ı ölçme potansiyeline sahiptirOrganik maddelerden metallere kadar uzanan herhangi bir maddenin yapıları ve evrelerinde bulunur. Buna ek olarak, bu tekniğin numune geometrisinde daha az sınırlamaya sahip olduğunu vurguluyoruz ( örn., Geleneksel DSC enstrümanları tarafından ölçülemeyen LC hücreleri). Perfloropolimer yüzeyli numuneler için GI-XRD paternleri ( Şekil 3a ), I fazının 332 K &#39;dan farklı sıcaklıklarda yönlilikle hem SAD hem de WAD zirvelerini teyit eder. LC moleküllerinin uzun eksenlerindeki düzeni temsil eden eski, yüzeyle paralel olarak uzanır. LC moleküllerinin kısa eksenlerindeki düzeni temsil eden sonuncusu, birincisine dik olan pozisyonlarda bulunur. SAD tepelerinin yoğunluğu WAD tepelerinin yoğunluğundan daha güçlüdür ve SAD tepelerinin FWHM&#39;si WAD tepelerinden daha dardur. Dağılım piklerinin FWHM&#39;si, molekül arasındaki konumsal korelasyonun kuvvet derecesinin ilk ölçüsü olduğundanKümeler, LC moleküllerinin uzun eksenlerinde kısa olanlardan ziyade daha kuvvetli konumsal korelasyonun mevcut olduğu ortaya çıkmaktadır. Bu, yüzeyin yakınında yukarıda bahsedilen TGB&#39;lerin mevcudiyetini göstermektedir. Şekil 3b&#39;de görüldüğü gibi, birkaç moleküler uzunluğun smektik korelasyon uzunluğu nanometre ölçeğindedir. Yüzeyel bölgeye lokalize nanoskopik - mezoskopik ölçekte bu bilgiler sadece GI-XRD gibi yüzey duyarlı XRD geometrisi ile çıkarılabilir, ancak konvansiyonel aktarım ve yansıma geometrileri ile değil. Ayrıca, GI-XRD&#39;nin olay açısı çok büyükse (~&gt; 0,1 °), toplam yansıma durumu bozulacak ve yüzey spesifik yapılar artık araştırılamayacaktır.

Son yıllarda, harici uyaranlara tepki olarak yüzey moleküllerinin dinamik moleküler özelliklerinin ve yapılarının, LC devletlerinde malzemelerin yığın yönelimini nasıl etkileyebileceğini öğrenmeye olan ilgi artmaktadır. Bir örnek LC 1 , 2&#39;nin yeni bir uygulaması olarak LC biyosensörlerin kullanılmasıdır. Kaç tane hedef biyo-türün tespit edildiğini ölçmek için yapışkan hedef moleküllere temas eden arayüzey LC&#39;lerin nasıl değiştiğini ve geliştiklerini bilmek önemlidir; aynı zamanda bunların özelliklerini toplu halde nasıl aktardıklarını / aktardıklarını tespit ederler. Bu cevapları takip etmek için modeller kullanarak, yüzeyel moleküler yönelimi ve kısa menzilli siparişleri termodinamik olarak değişen sistemler ile başlattık. Bu sistemler, yüzey yönelimi ve sıralamadaki değişiklikleri, ortaya çıkan toplu yönlendirme ile sistematik bir şekilde ilişkilendirmemize izin verir. Son zamanlarda, çeşitli LC sistemleri oRientasyonel geçişler, burada spontan bir yığın moleküler oryantasyon sıcaklık ile değişir. Prensipte yönelim geçişleri, quasi-second-order 3 , 4 veya quasi-first-order transition 5 , 6 , 7 , 8 olarak kategorize edilebilir. Birincisi, sıcaklık değişiklikleri üzerine sürekli bir yığın moleküler yönelimi getirirken, ikincisi süreksiz olanı gösterir. Bu makalede, P ve V yönelim durumları arasındaki yarı birinci dereceden bir oryantasyon geçişini tanımlıyoruz. Sıcaklığı değiştirerek tekli Nematik (N) fazda ilerlemektedir. Detaylar Temsilcilik Sonuçlarında ve Tartışmada sağlanacaktır. Kütlenin oryantal değişikliği, yüzey moleküler yöneliminde ve kısa bir değişiklikleBu sistemin, yüzey moleküler oryantasyonundaki termodinamik değişikliğin ve kısa menzilli sıralamaların toplu yönlendirmeyi nasıl etkilediği konusunda potansiyel olarak içgörüler sunabileceği açıktır. Bu makalede, yukarıda bahsedilen konuları anlamak amacıyla, dört tamamlayıcı yöntemi ( yani, POM, DS, İK-DSC ve GI-XRD) kullanarak üç problem üzerinde durduk: (1) Yönelimli geçiş nasıl görünüyor? (2) Yönlü geçiş, termal olarak saptanabilir mi? (3) Yönelimli geçiş neden ve nasıl meydana gelir?

<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

Sıvı kristal (LC) fizikokimyondaki yüzey yakınındaki moleküller, yığın yöneliminin kontrolünde büyük rol oynamaktadır. Şimdiye dek, esasen LC göstergelerinde istenen moleküler yönlendirme durumlarını elde etmek için, yüzey tutkallaması olarak adlandırılan LC&#39;lerin &quot;statik&quot; yüzey özelliği yoğun bir şekilde incelenmiştir. Kural olarak, LC&#39;lerin başlangıç ​​yönelimi sürtünme veya spesifik bir hizalama tabakası ile işleme gibi spesifik yüzey uygulamaları tarafından &quot;kilitli&quot; hale getirildiğinde, sıcaklık ile pek değişmez. Burada, fikir birliği ile çatışan, sıcaklık değişimi üzerine oryantasyonlu bir geçiş sergileyen bir sistem sunuyoruz. Geçişte, seri LC molekülleri, birinci derece geçiş tarzında düşük sıcaklıklarda yüksek sıcaklıklarda düzlemsel (P) yönlendirme ve dikey (V) yönlendirme arasında 90 ° lik oryantasyon dönüşümü yaşar. Termodinamik yüzey tutturma davranışını polarize optik mikroskopi ile izledik (POM), dielektrik spektroskopi (DS), yüksek çözünürlüklü diferansiyel tarama kalorimetresi (HR-DSC) ve otlatma insidansı X-ışını kırınımı (GI-XRD) ve makul bir fiziki açıklama getirdi: geçişin yüzeyin büyümesiyle tetiklendiğini Islak sayfalardır ve bu da V yönünü toplu olarak P yönüne karşı dayatır. Bu manzara, birçok LC sisteminde denge yığın yöneliminin yüzey lokalize yönlendirmeden nasıl etkilendiğini açıklayan genel bir bağlantı sağlayacaktır. Karakterizasyonumuzda, POM ve DS, LC moleküllerinin yöneliminin mekansal dağılımı hakkında bilgi sunarak avantajlıdır. HR-DSC, sınırlı çözünürlükten ötürü konvansiyonel DSC cihazları tarafından ele alınamayan geçişler hakkında kesin termodinamik bilgi hakkında bilgi verir. GI-XRD, yüzey spesifik moleküler oryantasyon ve kısa menzilli siparişler hakkında bilgi sağlar. Bu makalenin amacı transi sergileyen bir örnek hazırlamak için bir protokol sunmaktır.Hem dökme hem de yüzeydeki termodinamik yapısal değişimin yukarıda belirtilen yöntemlerle nasıl analiz edilebileceğini göstermek.

Sıcaklık değişimi sırasında, özellikle soğutma ve ısıtma üzerine, oryantasyon geçişinin yakın çevresinde POM görüntüleri, DS verileri, HR-DSC verileri ve GI-XRD paternleri toplandı. Şekil 1 , soğutma (ısıtma) esnasında P (V) den V (P) yönelimli duruma oryantasyon geçişinin POM gözlemi sırasında POM ve DS ölçümleri tarafından yapılan dokunun gelişimini göstermektedir. POM gözlemine dayalı oryantasyon geçişinde yeniden yönlendirme işlemi ( Şekil 1a ) gösterilmektedir. Soğutulduktan sonra, toplu haldeki P yönü IN geçiş sıcaklığının hemen altında, iki (çoğunlukla) ve dört fırça Schlieren dokusunun görünümü ile belirginleşti. İki fırça Schlieren&#39;in (s topolojik gücüyle s = ± 1/2 diskleme) resustan biri olduğuna dikkati çekmektedirTopolojik olarak yüzey yönlendiricide 14 bekletilmesine izin vermeyen çizgi kusurlu yapılar. Öte yandan, dört fırça Schlieren (topolojik bir mukavemet s = ± 1 olan disclination) noktasal tekillik içerir, bu nokta tekilliktir ya da yüzeylerde ya da yığın halinde olabilir. İki fırça Schlieren&#39;in aksine, simetri argümanlarına göre yüzey yönlendiricisinin bir ön tanımına izin verilir. Sıcaklığı 321.5 K&#39;ye düşürerek karanlık alanlar (V yönü) öncelikle ± 1 disclination&#39;ın nokta tekilliklerinden çekilir ve zamanla yayılır. Numuneyi birkaç dakika tavlandırarak veya daha fazla soğumaya bırakarak, görüş alanının tamamı karanlık hale gelir ve toplu halde P&#39;den V yönüne geçişin tamamlandığını gösterir. Isıtmanın ardından, hacimde V&#39;den P yönüne dönme yöneliminde geçiş, soğutma ile önemli bir benzerlik göstermez: yaklaşık 5 K&#39;lik bir histerez, öneriGüçlü bir birinci derece geçiş gerçekleşti. LC-LC geçişlerinin tipik histerezis aralıklarının ( örneğin, IN ve N-Smektik faz geçişleri) 1 K&#39;den düşük olduğunu unutmayın. Şekil 2 , HR-DSC ile ölçülen sıcaklığın ( Şekil 2a ) ve zamana ( Şekil 2b&#39;deki girinti) bağlı olarak numunedeki ısı akışını temsil eden HR-DSC verilerini göstermektedir. Şekil 2b&#39;deki ekteki veriler, oryantasyon geçişinden sonra Avrami üssünü analiz etmek için kullanılmıştır ( Şekil 2b ). Şekil 3 , çeşitli sıcaklıklarda iki numune geometrisindeki GI-XRD modellerini göstermektedir: damlacık geometrisi ( Şekil 3a , üst) ve in situ LC hücre geometrisi ( Şekil 3a &lt;/ Strong&gt;, alt). Her ikisi de, yüzeyin yakınında oluşan katman yapıları (bundan sonra SSWS olarak kısaltılacaktır) ile birlikte, yarı-SmA ıslanma tabakalarının kısa menzili sıralamasını göstermektedir. SSWS&#39;nin boyutu, GI-XRD zirvelerinin tam genişliğinden (FWHM) hesaplanmıştır ( Şekil 3b ). SSCB&#39;nin yüzey spesifik yapı olması gerektiğini onaylayan iki önemli gözlem vardır: (1) XNB tarafından onaylandığı gibi (burada gösterilmemiştir), CCN47&#39;nin topluluğunda SmA düzeni mevcut değildir. (2) SAD&#39;de (perfloropolimer yüzeyinde olduğundan daha zayıf ve geniş olan) izotropik kırınım desenleri, perfloropolimer ve CCN47 arasındaki özel moleküler etkileşimleri teyit eden klasik bir P hizalama tabakası malzemesinde doğrulandı. Moleküler etkileşimler hakkındaki tartışmalar mevcut tartışmanın kapsamını aştığı için, gelecekte başka yerlerde bildirilecektir. Şaşırtıcı bir şekilde, P yönelimli durumun sıcaklık aralığında bile (bakınız GI-328 ve 322 K&#39;da -XRD paternleri) SSWS devam ederek, yüzey yönelimli durumun hayal kırıklığına uğradığını gösterir. Yüzeyin bazı kısımları, SSWS&#39;nin pelerinin altındadır ve toplu LC molekülleri için V hizalama kabiliyeti sergilemektedir, geriye kalan kısım P hizalama kabiliyetini sergilemektedir. SSWS&#39;nin boyutu veya kapsamı sıcaklık ile değişirse, V yerleşim kapasitesinin P yerleşim kapasitesine olan oranı buna göre değiştiğinden toplu LC yönelimli durumun farklı olmasını bekleriz. Bu olasılığı doğrulamak için, SSWS korelasyon uzunluğunun sıcaklığa bağımlılığı ( yani, SmA kısa menzilli siparişin yüzeye normal yöndeki ortalama kalıcı uzunluğu) SAD tepelerinin FWHM&#39;sinden hesaplandı. Şekil 3b , N-fazı boyunca SSWS korelasyon uzunluğunda bir artış gösteren beklenen eğilimi ve ayrıca altta yatan bir histereziyi teyit etmektedir. Histerezis, SSCB&#39;ninSoğutma üzerine yüzey, termodinamik bakımdan dengeli ve yüksek sıcaklıklarda bile dayanıklıdır. Anahtar özellik, histerezis aralığının POM ve DS tarafından onaylanan histerezis aralığı ile uyumlu olmasıdır ( Şekil 1 ). Bu, oryantasyon geçişinin SSGS&#39;nin büyümesi ile tetiklendiğini göstermektedir. <img alt="Şekil 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55729/55729fig1.jpg" /> Şekil 1: Hem soğutma hem de ısıtma yönünde P&#39;dan V yönlenme durumuna doğru yönelimin evrimleşmesi. Doku değişimi ( a ) soğutma (mavi aşağı oklar) ve ( b ) ısıtma (kırmızı yukarı oklar). ( A ) Üst: P yönü IN geçişinin hemen altında görünüyor. ( A ) Orta: T C&#39;de (soğutma üzerine oryantasyon geçiş sıcaklığı), V yönü defec noktasından çıkarÖncelikle dört fırça Schlieren dokusunun (kırmızı kesikli daireler). ( A ) Alt: V yönlü alanlar genişler ve konovoskopik görüntünün bir takozuyla takviye edildiği gibi bütün alanı kaplarlar. Haçlı konoba görüntüsünün düşük sıcaklıklarda çok az değişiklik gösterdiğini unutmayın. ( B ) Alt: T H&#39;de ( örn., Isıtma üzerine yönelim geçiş sıcaklığı), koyu ve parlak Schlieren dokuları, V yönelim alanından görünüş yapar; ince ve kalın tabakaların P yönü ile bir arada bulunmasını önerir. ( B ) Orta: Koyu alanlar parlak alanlara dönüşür. ( B ) Üst: Görünüm alanının tamamında yönetmen P yönlendirmesi ile ince dört fırça Schlieren dokusu sergiliyor. ( C ) Soğutma (açık daireler) ve ısıtma (çapraz işaretler) üzerinde ölçülen dielektrik sabitinin sıcaklık bağımlılığı. Mavi çizgi deneyselCCN47&#39;nin dielektrik sabiti verileri, bir homeotropik LC hücrede ölçülmüştür. Bu rakam, Referans 15. Telif Hakkı 2012, Amerikan Fizik Topluluğunun izniyle değiştirildi ve uyarlandı. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55729/55729fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="şekil 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55729/55729fig2.jpg" /> Şekil 2: HR-DSC&#39;yi kullanarak oryantasyon geçişinin ısıl izi. ( A ) Soğutma ve ısıtma işlemlerinden sonra perfloropolimer ile kaplanmış bir hücredeki HR-DSC çizelgeleri. Soğutmadan sonra geleneksel düzlemsel hizalama tabakası malzemesi AL1254 ile kaplanmış bir LC hücresinin sonucu da bir kontrol ölçümü olarak gösterilir. Üç HR-DSC çizelgesinin taban çizgileri düzgün kaydırılmıştır. Çift oklu ölçek çubuğu 1 mW / g&#39;ya karşılık gelir. Kesikli çizgiler vurgulamak için çizilirV yönündeki ısı akışının perfloropolimer yüzeyli hücredeki hem P yönünde hem de I fazındaki ısı akışından daha küçük olduğunu göstermektedir. ( B ) Alanların çekirdeklenme büyümesi süreci için Avrami uydurma, soğumadan sonra P yönlü alanlardan V yönlendirme tahakkuk eder. Isı akışının zamanla değişimi, Avrami montajı için kullanılan yerbilgisi bölümünde gösterilmektedir. Bu rakam referanslardan 7,8 izin alınarak değiştirildi ve uyarlandı. Telif Hakkı 2012, Amerikan Fizik Derneği, Telif Hakkı 2016, Amerikan Kimya Topluluğu. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55729/55729fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55729/55729fig3.jpg" /> Şekil 3: Yüzeysel LC yapısının termodinamik değişiminin analizi. </Strong&gt; ( a ) Perfluoropolimer yüzeyinde bir CCN47 damlacık ve perfloropolimer yüzey üzerinde bir LC hücresi kullanılarak sıcaklığa göre GI-XRD paternindeki değişim. P hizalama tabakası malzemesi AL1254 olan bir yüzeydeki CCN47 damlacıklarının GI-XRD paterni referans olarak gösterilir. ( B ) GI-XRD&#39;nin küçük açılı difraksiyon deseninin tam genişliğinden hesaplanan soğutma ve ısıtma üzerine smectik korelasyon uzunluğunun , ξ ∥ sıcaklık bağımlılığı. Bu rakam referans 7 , 8&#39;den izin alınarak değiştirildi ve uyarlandı. Telif Hakkı 2012, Amerikan Fizik Derneği; Telif Hakkı 2016, American Chemical Society. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/55729/55729fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen tıklayınız.</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

Burada, sıcaklığa tepki olarak bir sıvı kristalin yönlendirici geçişini tetikleyen bir protokol sunuyoruz. Geçişi ve ayrıntılı geçiş evrimini izlemek için bir örnek hazırlamak için yöntemler anlatılmıştır.

Yüzey Islatma Levhalarının Termodinamik Büyümesi ile tetiklenen Sıvı Kristalde Oryantasyon Geçişi

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 Görüntüleme.  RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS).  Burada, sıcaklığa tepki olarak bir sıvı kristalin yönlendirici geçişini tetikleyen bir protokol sunuyoruz. Geçişi ve ayrıntılı geçiş evrimini izlemek için bir örnek hazırlamak için yöntemler anlatılmıştır. 

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.

Karbon Nanotube Dizilerin Islatma Özellikleri Tuning Tedaviler Tavlama Kuru Oksidasyon ve Vakum

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

Mühendislik

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.

Metamagnetic B2 sıralı ferh Epilayers püskürtülerek Büyüme ve karakterizasyonu

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.

Sıvı İyonizasyon Odası Rekombinasyon Etkileri Karakterizasyonu bir Radyocerrahi Accelerator Dozimetri için kullanılır

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.

Sıvı Metal Elektrot Ultrason Hızı Ölçümü

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.

Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

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.

Nasıl herhangi bir ilave Ateşleyici olmadan bir Atmosferik Basınç Mikrodalga Plazma Torch tutuşturmak için

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.

Nasıl Rotor Gauges Spinning için Vakum İlkbahar-taşıma Paketi kurmak için

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.

Sıvı dağılmış Geçiş Metal dikalkogenid Kontrollü Boyutu Nanosheets ve Kalınlığının Hazırlanması: Sanat Protokolü Bir Devlet

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.

Işık tarafından indüklenen makroskopik salınım hareketi için sıvı kristal ağlar hazırlanması

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.

Geniş alan dikey 2D Crystal Hetero-yapıları aracılığıyla geçiş metalleri filmleri Sulfurization cihaz imalat için hazırlanması

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