Протокол для изготовления светоотражающая Холестерические жидкий кристаллический дисплей устройства, содержащей представления редокс отзывчивым хиральная примеси, позволяя быстро и низкого напряжения операции.
Мы демонстрируем метод для изготовления прототип устройства Светоотражающий экран, содержащий Холестерические жидких кристаллов (LC) как активный компонент. Холестерические LC состоит из нематические LC 4′-pentyloxy-4-cyanobiphenyl (5OCB), редокс отзывчивым хиральная примеси (ФКD) и поддержки электролита 1-этил-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate (EMIm-OTf). Наиболее важным компонентом является ФКD. Эта молекула меняет свое винтового скручивания значение мощности (ПВТ) в ответ на окислительно-восстановительных реакций. Таким образом на месте электрохимических окислительно-восстановительных реакций в LC смеси позволяют для устройства изменить цвет его отражение в ответ на электрические стимулы. LC смесь была введена, действием капилляров, в сэндвич тип ITO стекла ячейку включающей два стекла слайды с узорными Индий оксид олова (ITO) электродов, один из которых был покрыт poly(3,4-ethylenedioxythiophene) –co-поли (этилена гликоль) легированного перхлорат (PEDOT+). По заявлению 1,5 V, отражение цвет устройства изменилось от синего (467 Нм) зеленый (485 Нм) в 0,4 с. последующее применение 0 V сделал устройства восстановить оригинальный синий цвет в 2.7 s. Это устройство характеризуется его быстрых электрических ответ и низкие напряжения между любыми сообщалось ранее Холестерические устройство LC. Это устройство может проложить путь для разработки следующего поколения Светоотражающий дисплеев с низкой энергии потребления.
Холестерические жидких кристаллов (LCs) известны проявить яркое отражение цвета из-за их внутренней винтовой молекулярных механизмов1,2,и3,4. Отражения волны λ определяется поле винтовой P и рефракционной средний индекс n LC (λ = nP). Такие LCs может быть порождена допинг хиральных соединений (хиральная активаторов) нематические LCs и его винтовой поле определяется уравнением P = 1/βMC, где βM — винтового скручивания сила (ПВТ) и C моляра фракция хиральная примеси. На основании этой концепции, различные хиральная активаторов, которые могут реагировать на различные раздражители, такие как свет5,6,7,8, тепла9, магнитное поле10и газа11 был разработан. Такие свойства потенциально полезны для различных приложений, таких как датчики12 лазеры13,,14и15 среди других16,17,18 .
Недавно мы разработали первый редокс отзывчивым хиральная примеси ФКD (рис. 1A)19 , можно изменить его значение ПВТ в ответ на окислительно-восстановительных реакций. ФК D состоит из ферроцена блок, который можно пройти Обратимые окислительно-восстановительные реакции20,21,22и binaphthyl блок, который как известно, проявляют высокий ПВТ значение23. Холестерические LC, легированного ФКD, при наличии поддержки электролит, можно изменить цвет его отражение в пределах 0,4 s и восстановить исходное цвета в 2.7 s при подаче напряжения 1,5 и 0 V, соответственно. Высокое быстродействие и низкого напряжения наблюдается для устройства беспрецедентной среди других Холестерические устройство LC пока сообщается.
Один из важных приложений Холестерические LCs находится в Светоотражающий дисплеев, чья скорость потребления энергии гораздо меньше, чем обычные ЖК-дисплеи. Для этой цели Холестерические LCs должна изменить его цвет отражения с электрические стимулы. Однако большинство предыдущих методологий использовать электрические соединения между прикладной электрические стимулы и принимающей LC молекул, который требует высокого напряжения свыше 40 V24,25,26,27 ,28. Для использования электрически реагировать хиральная примеси есть только несколько примеров29,30 включая наши предыдущие работы31, который также требует высокого напряжения с низкое быстродействие. Учитывая эти предыдущих работ, производительность нашего ФКD-легированных Холестерические устройство LC, особенно для быстрой цвета скорость модуляции (0,4 s) и низкое рабочее напряжение (1,5 В), является новаторским достижением, которое может значительно способствовать развитию следующего поколения Светоотражающий дисплеев. В этом подробный протокол мы демонстрируем процессы изготовления и оперативные процедуры прототип Холестерические LC дисплей устройства.
По заявлению 1,5 V на вершину Ито электрода (рис. 1C), ФКD проходит реакции окисления для создания ФКD+. Как винтового скручивания сила ФКD+ (101 мкм-…
The authors have nothing to disclose.
Мы благодарим д-р Кейсуке Tajima RIKEN центра возникающим вопросом науки за ценные обсуждения. Часть этой работы была проведена на платформе передовые нанотехнологии характеристика из Токийского университета, поддерживается Министерством образования, культуры, спорта, науки и техники (МПКСНТ), Япония. Эта работа была финансовой поддержке JSP-страниц за счет целевых субсидий для научных исследований (S) (18H 05260) на «Инновационные функциональные материалы на основе многомасштабной межфазного молекулярные науки» за т.а. ю.и. благодарен за JSP-страницы субсидий для сложной Исследования (16K 14062). S.T. Спасибо страниц JSP молодой ученый стипендий.
1-Ethyl-3-methylimidazolium Trifluoromethanesulfonate, 98% | TCI | E0494 | |
4-Cyano-4'-pentyloxybiphenyl, 98% | TCI | C1551 | |
Diamond tipped glass cutter | AS ONE | 6-539-05 | |
Dichloromethane, 99.5% | KANTO CHEMICAL | 10158-2B | HPLC grade |
Differential Scanning Calorimeter | METTLER TOLEDO | DSC 1 | |
Digital microscope | KEYENCE | VHX-5000 | |
Extran MA01 | Merck | 107555 | |
Fully ITO-coated glass plate | Costum order, Resistance: ~30Ω | ||
Glass beads | Thermo Fisher Scientific | 9005 | 5 ± 0.3 μm in diameter |
Hot stage | INSTEC | mK1000 | |
ITO-patterned glass plate | Costum order, Resistance: ~30Ω | ||
Oil rotary vacuum pump | SATO VAC | TSW-150 | Pressure: ~5 Pa |
Optical adhesive | Noland | NOA81 | |
Poly(3,4-ethylenedioxythiophene), bis-poly(ethyleneglycol), lauryl terminated | Sigma Aldrich | 687316 | 0.7 wt% (dispersion in nitromethane) |
Potentiostat | TOHO TECHNICAL RESEARCH | PS-08 | |
Rubbing machine | EHC | MRJ-100S | |
Spectrophotometer | JASCO | V-670 UV/VIS/NIR | |
Spin coater | MIKASA | 1H-D7 | |
Ultrapure water | Merck | Milli-Q Integral 3 | |
Ultrasonic bath | AS ONE | ASU-2 | Power: 40 W |
Ultrasonic soldering | KURODA TECHNO | SUNBONDER USM-IV | |
UV lamp | AS ONE | SLUV-4 | Power: 4 W |