De forma libre actuadores de luz - Fabricación y Control de la Actuación en la escala microscópica

La Figura 1 muestra el conjunto óptico para la grabación láser. El sistema consta de un láser de fibra 780 nm generar 130 impulsos FSEC en la tasa de repetición de 100 MHz. El rayo láser se refleja en un telescopio para ajustar el perfil de la viga a la abertura objetivo de microscopio óptico en el que se centra en la muestra. En el microscopio, una etapa piezo 3D se instala con un rango de 300 × 300 × 300 micras 3 itinerante para la traducción de la muestra con una velocidad máxima de 100 m / seg a 2 resolución nm. luz polarizada linealmente de una lámpara roja ilumina la muestra desde la parte superior, mientras que la imagen se recoge en la parte inferior por el mismo objetivo y reflejada por un divisor de haz en una cámara CCD. Antes de la cámara, otro polarizador se utiliza para obtener transversal iluminación polarizado para el contraste mejorado. Figura 2 muestra los elec escaneoimágenes microscopio tron ​​(SEM) del láser escritos IP-L patrones micrograting (Paso 1). La separación de ranuras está en el rango de 400 – 1200 nm, mientras que la altura de las ranuras (arriba-a-valle) es de alrededor de 700 nm. rallado patrones con diferentes orientaciones pueden inducir diferentes alineaciones de LC, en función de la actuación deseada del elemento de LCE. La Figura 3 muestra la orientación monómero LC inducida por los patrones de rejilla IP-L (paso 2.7). En primer lugar, cuatro tipos de patrón de micro-rejilla con un tamaño de 100 x 100 m 2 cada uno se fabricaron en lados opuestos de una celda de vidrio (que se muestra esquemáticamente en la Figura 3a). Debido a la superficie de anclaje, los monómeros LC infiltrados se han orientado a lo largo con la dirección de las líneas de rejilla, exhibiendo así 45 ° inversión de contraste en el microscopio óptico polarizado (POM) imagen (Figura 3b). <p class="jove_content" fo:keep-together.within-pedad = "1"> La figura 4 muestra las imágenes de SEM de un punto / línea LCE nano fabricado sobre IP-L redes de rejilla con diferente orientación (Paso 2.10). Dentro de la red de rejilla, las estructuras de LCE se vuelven más confinado, con mucho mayor resistencia al desarrollo en tolueno. Un ancho mínimo de la LCE desconectado se ha medido para ser ~ 300 nm, que es coherente con la resolución de DLW sin el patrón de rejilla. Otro enfoque interesante para la aplicación fotónico podría ser la realización de la estructura periódica a gran escala. Figura 4 (c, d) muestra 2D LCE estructuras periódicas dentro de una red de micro-rejilla. Las alineaciones están bien conservados en el interior de estas nanoestructuras, como se muestra en las imágenes POM insertadas de la figura 4 (c, d). Sin embargo, la deformación inducida por la luz no se pudo obtener en estas nanoestructuras. Esto se debe a que dentro de la IP-L rejilla, los elementos de nano-LCE han sido muy limitado y la adhesión impide cualquier deformación visible. </p> El sistema de micro manipulación se basa en un microscopio casero reflejada y se muestra esquemáticamente en la Figura 5. Un objetivo de 10X se fija en un tubo de lente colocado en una mesa óptica verticalmente de pie. A 730 nm IR LED fuente de luz se utiliza para la iluminación a través de un divisor de haz no polarizado. La imagen reflejada es recogida por el mismo objetivo y se proyecta en la cámara. Un estado 532 nm láser sólida continua se acopla en el objetivo por un espejo dicroico pase largo (50% de transmisión y reflexión en 567 nm) en un ángulo de incidencia de 45 °. Un medidor de potencia mide el haz transmitido después de que el espejo dicroico para la detección en tiempo real de la potencia del láser. Un punto de láser enfocado libremente de ~ 150 m de diámetro genera la máxima intensidad de iluminación de ~ 10 W / mm 2. la intensidad del láser es controlado por un filtro de densidad neutra variable de colocado delante del láser. Por debajo del objetivo, un manual de tr 3Detapa anslation se usa para la traducción de la muestra. Una etapa de calentamiento instalado en la etapa de traducción se utiliza para un control preciso de la temperatura de la muestra en un intervalo de -20 a 120 ° C con 0,5 ° C precisión. Dos puntas de vidrio montadas en dos etapas de traducción de manuales han sido colocados en los lados izquierdo y derecho, cerca de la posición de la muestra. manipulación micro estructura se puede realizar moviendo cuidadosamente la punta con la ayuda de las etapas de traducción. Para demostrar la alineación y la correlación de la deformación, fabricamos cuatro estructuras cilíndricas LCE con 60 micras de diámetro y 20 m de altura. Estos cilindros están escritos en cuatro rejilla-L IP diferente regiones orientadas (1 micra período). Bajo la luz de excitación, los colorantes dentro de la LCE absorben energía de la luz y la transfiere en la red. Las estructuras LCE se calientan y luego se someten a la transición de fase (nemático para isotrópica). Tal transición de fase también es ayudadopor el trans a isomerización cis del colorante bajo los mismos estímulos de luz. Por lo tanto, el contrato estructuras a lo largo del director original alineación LC y expandirse en la dirección perpendicular 7. Dependiendo de las diferentes alineaciones locales inducidas por las rejillas de IP-L, estas estructuras se deforman a lo largo de diferentes direcciones, como se muestra en la Figura 6 (etapa 3.1). Esta técnica permite la creación de actuadores compuestos, que contienen más de un tipo de alineación en una sola estructura. Una raya LCE 400 × 40 × 20 m 3 tamaño, con dos secciones de patrón de alineación se fabricó, como se muestra esquemáticamente en la figura 7 (a). Esas secciones de alineación contienen cada orientación trenzado un 90 ° en una dirección diferente. La superficie con contratos de alineación paralelas, mientras que la una con la alineación perpendicular se expande bajo iluminación de luz. La estructura ha sido picked por el sistema de micromanipulación, y se mantiene en el aire por una punta de vidrio. doblándose se observó bajo iluminación de luz (Paso 3.3). Un haz láser modulado (usando un chopper óptico) puede inducir deformaciones cíclicas. LCE puede responder a raíz de la frecuencia de modulación de láser (> Hz 1k). Sin embargo, la amplitud de la deformación disminuye con el aumento de frecuencia 14. Figura 1: Optical configurado para escritura láser dirigir un haz 780 nm láser (130 pulso FSEC, tasa de repetición de 100 MHz) está acoplada en un microscopio y se centró por un objetivo de microscopio óptico en la muestra.. Una etapa piezoeléctrico 3D con un rango de 300 × 300 × 300 m 3 viajes se usa para la traducción de la muestra durante la exposición al láser. Por favor, haga clic aquí para ver a la rger versión de esta figura. Figura 2:. SEM Imágenes de IP-L Micro-rejillas a) Estructura de línea paralela unidireccional. b) patrón de rejilla radial. Barra de escala:. 10 micras Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 3:. IP-L-Micro rejilla Inducir LC Orientación a) Representación esquemática de los patrones de micro-rejilla diseñados para la orientación LC. b) Imagen POM de la orientación de la LC inducida por los patrones micrograting. La barra de escala es de 50 micras. El color rojo es debido al filtro que impide que el foto-polimerización.ge.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 4:. SEM Imágenes de nanoestructuras LCE incrustado en IP-L Rejas Redes a) yb) Dos patrones de micro-rejilla fueron fabricados por DLW largo de diferentes direcciones, mientras que nanopuntos LCE se fabrican dentro de la red de rejilla. c) yd) nano estructuras LCE periódica incrustados dentro del mismo tipo de IP-L rejillas. Inserciones son POM imagen de las estructuras. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 5:. Esquemática de la instalación de Micromanipulación Un estado sólido de 532 nm láser de CW se acopla en una hecho en casa sistema de microscopio. Un objetivo de 10X se utiliza para la imagen y enfocar el láser de 532 nm para la excitación. Dos etapas de traducción de manuales equipadas con manipuladores punta de vidrio se utilizan para la muestra de micro-manipulación. Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 6: Accionamiento de luz LCE Micro-cilindros en cuatro diferentes IP-L Micrograting regiones con diferentes orientaciones a) cuatro LCE estructuras cilíndricas de 60 micras de diámetro y 20 m de altura, escritos en cuatro regiones micro-rejilla orientaciones distintas.. b) los cilindros de LCE se deforman a lo largo de diferentes ejes (dependiendo de las alineaciones de rejilla inducida) cuando se expone a una radiación láser de 532 nm (10 W -2 mm). Barra de escala: 100 micras.Les / ftp_upload / 53744 / 53744fig6large.jpg "target =" _ blank "> Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 7: Deformación impulsado por la luz de las microestructuras LCE con Alineaciones Múltiples moleculares a) Esquema de dos secciones de 90 ° opuestos alineaciones retorcidos en una sola raya LCE.. b) yc) Las imágenes ópticas de una larga franja de 400 micras LCE flexión en direcciones opuestas menores de 532 nm iluminación láser (3 mm W -2) 8. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.