Structure and liquid crystalline properties of 5-[(4 '-heptoxy-4-biphenylyl)carbonyloxy]-1-pentyne

The crystal structure and liquid crystalline properties of a biphenyl-containing acetylene, [5-[(4'-heptoxy-4- biphenylyl) carbonyloxy]-1-pentyne (A3EO7) were investigated by electron crystallography, X-ray diffraction, polarizing optical microscopy, differential scanning calorimetry, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy. A3EO7 crystals obtained from a toluene solution adopts a monoclinic P112/m space group with unit cell parameters of a = 6.25 Angstrom, b = 7.82 Angstrom, c = 46.70 Angstrom and gamma = 96.7degrees, as determined using electron diffraction. Upon cooling from the isotropic phase, A3EO7 exhibits a smectic A phase in the temperature range 72.4 - 53.6degreesC. Further lowering of the temperature results in the formation of a smectic C phase which exhibits a strong tendency towards crystallization.

Pressure effects revealed by small angle neutron scattering on block copolymer gels

We study the effects of hydrostatic pressure (P) on aqueous solutions and gels of the block copolymer B20E610 (E, oxyethylene; B, oxybutylene; subscripts, number of repeats), by performing simultaneous small angle neutron scattering/pressure experiments. Micellar cubic gels were studied for 9.5 and 4.5 wt% B20E610 at T = 20-80 and 35-55 degrees C, respectively, while micellar isotropic solutions where Studied for 4.5 wt% B20E610 at T > 55 degrees C. We observed that the interplanar distance d(110) (cubic unit cell parameter a = root 2d(110)) decreases while the correlation length of the Cubic order (delta) increases, upon increasing P at a fixed T for 9.5 wt% B20E610. The construction of master Curves for d(110) and delta corresponding to 9.5 wt% B20E610 proved the correlation between changes in T and P. Neither d(110) and delta nor the cubic-isotropic phase transition temperature was affected by the applied pressure for 4.5 wt% B20E610. The dramatic contrast between the pressure-induced behavior observed for 9.5 and 4.5 wt% B20E610 suggests that pressure induced effects might be more effectively transmitted through samples that present wider domains of cubic structure order (9.5 wt% compared to 4.5 wt% B20E610).

Small-angle x-ray scattering study of flow alignment of a thermotropic liquid crystal in the nematic and smectic phases

WThe capillary flow alignment of the thermotropic liquid crystal 4-n-octyl-4′-cyanobiphenyl in the nematic and smectic phases is investigated using time-resolved synchrotron small-angle x-ray scattering. Samples were cooled from the isotropic phase to erase prior orientation. Upon cooling through the nematic phase under Poiseuille flow in a circular capillary, a transition from the alignment of mesogens along the flow direction to the alignment of layers along the flow direction (mesogens perpendicular to flow) appears to occur continuously at the cooling rate applied. The transition is centered on a temperature at which the Leslie viscosity coefficient α3 changes sign. The configuration with layers aligned along the flow direction is also observed in the smectic phase. The transition in the nematic phase on cooling has previously been ascribed to an aligning-nonaligning or tumbling transition. At high flow rates there is evidence for tumbling around an average alignment of layers along the flow direction. At lower flow rates this orientation is more clearly defined. The layer alignment is ascribed to surface-induced ordering propagating into the bulk of the capillary, an observation supported by the parallel alignment of layers observed for a static sample at low temperatures in the nematic phase.

Memory effects in liquid crystal elastomers

Free-standing monodomain liquid crystal elastomer samples are shown to have a complete memory of the orientational configuration at the time of cross-linking. This memory is demonstrated through samples in which the parent polymer system is first aligned in a magnetic field prior to cross-linking. These films show reversible nematic-isotropic phase transitions and x-ray scattering patterns characteristic of nematic phases. The liquid crystal elastomer films exhibit a remarkable memory effect, in that the sample may be held at temperatures well above the nematic-isotropic transition for extended periods ( > 2 weeks), but on cooling into the liquid crystal phase region, both the original director alignment and the degree of preferred orientation are recovered. It is demonstrated that these novel memory effects are equilibrium in nature. The origins of this phenomena in terms of coupling between the mesogenic side-chains and the polymer network are discussed.

Side-chain liquid crystalline elastomers: the relationship between the orientational ordering of the polymer backbone and the length of the coupling chain

The influence of cross-linking on the phase behaviour of a series of side-chain liquid crystalline elastomers has been studied. For samples cross-linked in the temperature range corresponding to the nematic phase, the phase transition was shifted compared to that observed when an identical sample was cross-linked in the isotropic phase. This shift represented a stabilisation of the nematic phase in the former case, in line with theoretical expectations. By utilising a novel, slow cross-linking method, which allows the polymer backbone to take up an equilibrium conformation prior to network formation, it proved possible to monitor the shifts in phase transition temperature as a function of the length of the methylene chain coupling the mesogenic units to the polymer backbone. The results obtained are related to the backbone anisotropy and indicate that the level of orientational order of the polymer in the nematic phase backbone increases with a reduction in the length of the coupling chain.

Room Temperature Ionic Liquid-Lithium Salt Mixtures: Optical Kerr Effect Dynamical Measurements

The addition of lithium salts to ionic liquids causes an increase in viscosity and a decrease in ionic mobility that hinders their possible application as an alternative solvent in lithium ion batteries. Optically heterodyne-detected optical Kerr effect spectroscopy was used to study the change in dynamics, principally orientational relaxation, caused by the addition of lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide to the ionic liquid 1-buty1-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide. Over the time scales studied (1 ps-16 ns) for the pure ionic liquid, two temperature-independent power laws were observed: the intermediate power law (1 ps to similar to 1 ns), followed by the von Schweidler power law. The von Schweidler power law is followed by the final complete exponential relaxation, which is highly sensitive to temperature. The lithium salt concentration, however, was found to affect both power laws, and a discontinuity could be found in the trend observed for the intermediate power law when the concentration (mole fraction) of lithium salt is close to chi(LiTf(2)N) = 0.2. A mode coupling theory (MCT) schematic model was also used to fit the data for both the pure ionic liquid and the different salt concentration mixtures. It was found that dynamics in both types of liquids are described very well by MCT.

Formation and characterization of soy bean oil/surfactant/water microemulsions

Pseudoternary phase diagrams, at 25 degrees C, were constructed for the systems soy bean oil (SBO)/surfactant/water, with single anionic sodium bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate (AOT), nonionic monoolein (MO) and mixtures of these surfactants, showing the isotropic phase of W/O microemulsions (MEs). The area of ME formation in the phase diagrams was shown to be dependent of the relative amount of surfactants, being larger for MO:AOT equals to 2:1. Rheological and dynamic light scattering (DLS) studies indicated that the viscosity of the isotropic ME phase exhibited two different behaviors depending on composition. The viscosity of dry MEs initially decreased with increasing amount of water following a dilution line in the phase diagram, i.e., a constant surfactant:SBO percentage ratio. As the water content increased the relative viscosity attained a minimum and then increased. This minimum could be related to the transition between two ME regions, L-2 and L'(2), having different characteristics. DLS measurements confirm the existence of ordinary W/O ME droplets in the L-2 region and suggest the existence of another structure in the L'(2) region. The size of the MEs droplets in L-2 phase ranges from 3.6 to 16.5 nm, depending on composition of SBO, surfactant and water. Small angle X-ray scattering (SAXS) also indicates the existence of structures with different characteristics, for the SAXS curves exhibit a typical micelle asymmetrical peak at low scattering vector q for MEs in L-2 but a symmetrical correlation peak at higher q vector in L'(2). (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Estudo da formação de microemulsões em misturas de surfactante/óleos vegetais e interação com vitaminas e sais

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Synthese von flüssigkristallinen Polysiloxanen und Charakterisierung der smektischen Phasen

Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung der smektischen Phasen von Polysiloxanen mit flüssigkristallinen Seitengruppen (LC-Polysiloxane). Der erste Teil der vorliegenden Arbeit befasste sich mit der Herstellung verschiedener flüssigkristalliner ferroelektrischer Polysiloxane. Die Polymere wurden in Bezug auf das verwendete Polymerrückgrat (Homo- und Copolysiloxan) sowie durch den zusätzlichen Einbau von vernetzbaren Seitengruppen variiert. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Eigenschaften der smektischen Phasen der hergestellten Substanzen näher untersucht. Ein erster Untersuchungsgegenstand war das Dehnungsverhalten von freistehenden flüssigkristallinen Elastomerfilmen (LCE). Bei der Verwendung eines Polymers, in dem nur ein Teil des Polysiloxanrückgrats mit Seitengruppen substituiert ist, wird die uniaxiale Dehnung des Films parallel zu den smektischen Schichten durch eine gleichmäßige Kontraktion in der Filmebene und parallel zur Schichtnormalen ausgeglichen, was auf einen außergewöhnlich niedrigen smektischen Schichtkompressionsmodul zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu ist dieser Modul bei den Homopolymersystemen so groß, dass praktisch senkrecht zu den smektischen Schichten keine Kontraktion stattfindet. Ein zweiter Untersuchungsgegenstand der Netzwerkbildung bestand in der Bestimmung der dynamisch-mechanischen Eigenschaften der LC-Polysiloxane mittels eines Oszillationsrheometers. Hier erfolgten die Messungen von Speicher- und Verlustmodul in Abhängigkeit vom Polymerrückgrat und von der Vernetzung. Die unvernetzten Systeme zeigten in den smektischen Phasen (oberhalb Tg) noch – im wesentlichen – Festkörpereigenschaften (physikalische Vernetzung) mit einem dominierenden Speichermodul beim LC-Homopolysiloxan. Beim LC-Copolysiloxan haben beide Module eine gleiche Größenordnung. Am Phasenübergang in die isotrope Phase wurden beide Module absolut kleiner, der Verlustmodul aber relativ größer. In der isotropen Phase verhalten sich die LC-Polymere damit überwiegend wie viskose Schmelzen. Außerdem korrelierten die mittels DSC bestimmten Phasenübergangstemperaturen mit einer Änderung der dynamisch-mechanischen Eigenschaften. Nach der Vernetzung dominierte der Speichermodul sowohl beim LC-Homo- als auch beim LC-Copolysiloxan bis in die isotrope Phase, und es war aufgrund der Bildung einer festen Netzwerkstruktur keine Abhängigkeit der Module von Phasenübergängen mehr erkennbar. Als dritter Untersuchungsgegenstand wurde der Phasenübergang zwischen den beiden smektischen Phasen (SmC* nach SmA*) der flüssigkristallinen Polysiloxane näher behandelt. Als wichtigstes Ergebnis ist festzuhalten, dass die verdünnten LC-Polysiloxane an diesem Übergang fast keine Schichtdickenänderung aufweisen. Dazu wurde jeweils die röntgenographisch ermittelte Schichtdicke mit der aus den optischen Tiltwinkeln theoretisch berechneten Schichtdicke verglichen. Dadurch konnte gezeigt werden, dass sich die Phasenübergänge nach dem de Vries-Modell verhalten. Damit konnte zum ersten Mal an Polymersystemen ein de Vries-Verhalten nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu zeigte das Homopolysiloxan mit dem Dreiringmesogen beim Übergang von SmC* nach SmA* einen ausgeprägten Sprung in der Schichtdicke. Wie auch durch DSC-Messungen nachweisbar, lag ein Phasenübergang 1. Ordnung vor. Bei den LC-Copolysiloxanen liegt dagegen ein Phasenübergang 2. Ordnung vor. Schließlich wurde die Schichtdicke unter dem Einfluss der Vernetzung untersucht. Beim LC-Copolysiloxan mit dem Dreiringmesogen und einem Anteil an vernetzbaren Gruppen von 15 % wurde eine Stabilisierung der smektischen Phasen erreicht. Zum einen war die Änderung der Schichtdicke am SmC*-SmA*-Phasenübergang geringer im Vergleich zum unvernetzten System und zum anderen war noch 50 °C über der ursprünglichen Klärtemperatur eine smektische Schichtstruktur röntgenographisch nachzuweisen. Insgesamt ist es mit den verschiedenen Untersuchungsmethoden gelungen, einen systematischen Unterschied zwischen smektischen Homo- und Copolysiloxanen aufzuzeigen, der seinen Ursprung – aller Wahrscheinlichkeit nach – in der Mikrophasenseparation von Mesogenen und Polysiloxanketten findet.

Photovernetzbare flüssigkristalline Polymere unterschiedlicher Kettentopologien

„Photovernetzbare flüssigkristalline Polymere unterschiedlicher Kettentopologien“, Patrick Beyer, Mainz 2007 Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde die Synthese und Charakterisierung flüssigkristalliner Elastomere unterschiedlicher Polymertopologien vorgestellt. Dabei wurden Systeme synthetisiert, bei denen die mesogenen Einheiten entweder als Seitengruppen an ein Polymerrückgrat angebunden (Seitenkettenelastomere) oder direkt in die Polymerkette integriert (Hauptkettenelastomere) sind (siehe Abbildung). Bezüglich der Seitenkettensysteme konnten erstmals photovernetzbare smektische Seitenkettenpolymere, in denen aufgrund der Anknüpfung eines photoisomerisierbaren Azobenzols eine Photo- modulation der ferroelektrischen Eigenschaften möglich ist, dargestellt werden. Homöotrop orientierte freistehende Filme dieser Materialien konnten durch Spincoaten dargestellt und unter Ausnutzung des Dichroismus der Azobenzole durch geeignete Wahl der Bestrahlungsgeometrie photovernetzt werden. Aufbauend auf diesen Untersuchungen wurde anhand eines nicht vernetzbaren Modellsystems im Detail der Einfluss der trans-cis Isomerisierung des Azobenzols auf die ferroelektrischen Parameter untersucht. Durch zeitaufgelöste Messungen der Absorption der Azobenzole, der spontanen Polarisation und des Direktorneigungswinkels und Auswertung der kinetischen Prozesse konnte eine lineare Abhängigkeit der ferroelektrischen Eigenschaften vom Grad der Isomerisierungsreaktion festgestellt werden. Durch Vergleich dieser in der flüssigkristallinen Phase erhaltenen Ergebnisse mit der Kinetik der thermischen Reisomerisierung in Lösung (Toluol) konnte ferner eine deutliche Reduzierung der Relaxationszeiten in der anisotropen flüssigkristallinen Umgebung festgestellt und auf eine Absenkung der Aktivierungsenergie zurückgeführt werden. Makroskopische Formänderungen der Seitenkettenelastomere am Phasenübergang von der flüssigkristallinen in die isotrope Phase konnten jedoch nicht festgestellt werden. Aus diesem Grund wurden neue Synthesestrategien für die Darstellung von Hauptkettenelastomeren entwickelt, die sich aufgrund der direkten Kopplung von flüssigkristallinem Ordnungsgrad und Polymerkettenkonformation besser für die Herstellung thermischer Aktuatoren eignen. Auf Basis flüssigkristalliner Polymalonate konnten dabei lateral funktionalisierte smektische Hauptkettenpolymere synthetisiert werden, welche erstmals die Darstellung von LC-Hauptkettenelastomeren durch Photovernetzung in der flüssigkristallinen Phase erlauben. Durch laterale Bromierung konnte in diesen Systemen die Kristallisationstendenz der verwendeten Biphenyleinheiten unterdrückt werden. Bezüglich der Photovernetzung konnten zwei neue Synthesemethoden entwickelt werden, bei denen der Vernetzungsschritt entweder durch radikalische Polymerisation lateral angebundener Acrylatgruppen oder durch photoaktive Benzophenongruppen erfolgte. Basierend auf den Benzophenon funktionalisierten Systemen konnte ein neuartiges Verfahren zur Darstellung makroskopisch orientierter Hauptkettenelastomere durch Photovernetzung entwickelt werden. Die Elastomerproben, deren Ordnungsgrad durch Röntgenuntersuchungen ermittelt werden konnte, zeigen am Phasenübergang von der flüssigkristallinen in die isotrope Phase eine reversible Formänderung von 40%. Im Gegensatz zu anderen bekannten smektischen Systemen konnten die in dieser Arbeit vorgestellten Elastomere ohne Zerstörung der Phase bis zu 60% entlang der smektischen Schichtnormalen gestreckt werden, was im Kontext einer geringen Korrelation der smektischen Schichten in Hauptkettenelastomeren diskutiert wurde.

Mixtures of colloidal rods and spheres in bulk and in confinement

When non-adsorbing polymers are added to an isotropic suspension of rod-like colloids, the colloids effectively attract each other via depletion forces. Monte Carlo simulations were performed to study the phase diagram of such rod-polymer mixtures. The colloidal rods were modelled as hard spherocylinders; the polymers were described as spheres of the same diameter as the rods. The polymers may overlap with no energy cost, while overlap of polymers and rods is forbidden. In this thesis the emphasis was on the depletion effects caused by the addition of spheres on the isotropic phase of rod-like particles. Although most of the present experimental studies consider systems close to or beyond the isotropic-nematic transition, the isotropic phase with depletion interactions turns out to be a not less interesting topic. First, the percolation problem was studied in canonical simulations of a system of hard rods and soft spheres, where the amount of depletant was kept low to prevent phase separation of the mixture. The lowering of the percolation threshold seen in experiment is confirmed to be due to the depletion interactions. The local changes in the structure of the fluid of rods, which were measured in the simulations, indicated that the depletion forces enhance local alignment and aggregation of the rods. Then, the phase diagram of isotropic-isotropic demixing of short spherocylinders was calculated using grand canonical ensemble simulations with successive umbrella sampling. Finite size scaling analysis allowed to estimate the location of the critical point. Also, estimates for the interfacial tension between the coexisting isotropic phases and analyses of its power-law behaviour on approach of the critical point are presented. The obtained phase diagram was compared to the predictions of the free volume theory. After an analysis of the bulk, the phase behaviour in confinement was studied. The critical point of gas-liquid demixing is shifted to higher concentrations of rods and smaller concentrations of spheres due to the formation of an orientationally ordered surface film. If the separation between the walls becomes very small, the critical point is shifted back to smaller concentrations of rods because the surface film breaks up. A method to calculate the contact angle of the liquid-gas interface with the wall is introduced and the wetting behaviour on the approach to the critical point is analysed.

Crystal phases and glassy dynamics in monodisperse hard ellipsoids

We have performed Monte Carlo and molecular dynamics simulations of suspensions of monodisperse, hard ellipsoids of revolution. Hard-particle models play a key role in statistical mechanics. They are conceptually and computationally simple, and they offer insight into systems in which particle shape is important, including atomic, molecular, colloidal, and granular systems. In the high density phase diagram of prolate hard ellipsoids we have found a new crystal, which is more stable than the stretched FCC structure proposed previously . The new phase, SM2, has a simple monoclinic unit cell containing a basis of two ellipsoids with unequal orientations. The angle of inclination is very soft for length-to-width (aspect) ratio l/w=3, while the other angles are not. A symmetric state of the unit cell exists, related to the densest-known packings of ellipsoids; it is not always the stable one. Our results remove the stretched FCC structure for aspect ratio l/w=3 from the phase diagram of hard, uni-axial ellipsoids. We provide evidence that this holds between aspect ratios 3 and 6, and possibly beyond. Finally, ellipsoids in SM2 at l/w=1.55 exhibit end-over-end flipping, warranting studies of the cross-over to where this dynamics is not possible. Secondly, we studied the dynamics of nearly spherical ellipsoids. In equilibrium, they show a first-order transition from an isotropic phase to a rotator phase, where positions are crystalline but orientations are free. When over-compressing the isotropic phase into the rotator regime, we observed super-Arrhenius slowing down of diffusion and relaxation, and signatures of the cage effect. These features of glassy dynamics are sufficiently strong that asymptotic scaling laws of the Mode-Coupling Theory of the glass transition (MCT) could be tested, and were found to apply. We found strong coupling of positional and orientational degrees of freedom, leading to a common value for the MCT glass-transition volume fraction. Flipping modes were not slowed down significantly. We demonstrated that the results are independent of simulation method, as predicted by MCT. Further, we determined that even intra-cage motion is cooperative. We confirmed the presence of dynamical heterogeneities associated with the cage effect. The transit between cages was seen to occur on short time scales, compared to the time spent in cages; but the transit was shown not to involve displacements distinguishable in character from intra-cage motion. The presence of glassy dynamics was predicted by molecular MCT (MMCT). However, as MMCT disregards crystallization, a test by simulation was required. Glassy dynamics is unusual in monodisperse systems. Crystallization typically intervenes unless polydispersity, network-forming bonds or other asymmetries are introduced. We argue that particle anisometry acts as a sufficient source of disorder to prevent crystallization. This sheds new light on the question of which ingredients are required for glass formation.

Template-assisted patterning of functional polymers

In this thesis, anodic aluminum oxide (AAO) membranes, which provide well-aligned uniform mesoscopic pores with adjustable pore parameters, were fabricated and successfully utilized as templates for the fabrication of functional organic nanowires, nanorods and the respective well-ordered arrays. The template-assisted patterning technique was successfully applied for the realization of different objectives:rnHigh-density and well-ordered arrays of hole-conducting nanorods composed of cross-linked triphenylamine (TPA) and tetraphenylbenzidine (TPD) derivatives on conductive substrates like ITO/glass have been successfully fabricated. By applying a freeze-drying technique to remove the aqueous medium after the wet-chemical etching of the template, aggregation and collapsing of the rods was prevented and macroscopic areas of perfectly freestanding nanorods were feasible. Based on the hole-conducting nanorod arrays and their subsequent embedding into an electron-conducting polymer matrix via spin-coating, a novel routine concept for the fabrication of well-ordered all-organic bulk heterojunction for organic photovoltaic applications was successfully demonstrated. The increased donor/acceptor interface of the fabricated devices resulted in a remarkable increase of the photoluminescence quenching compared to a planar bilayer morphology. Further, the fundamental working principle of the templating approach for the solution-based all-organic photovoltaic device was demonstrated for the first time.rnFurthermore, in order to broaden the applicability of patterned surfaces, which are feasible via the template-based patterning of functional materials, AAO with hierarchically branched pores were fabricated and utilized as templates. By pursuing the common templating process hierarchically polymeric replicas, which show remarkable similarities with interesting biostructures, like the surface of the lotus leaf and the feet of a gecko, were successfully prepared.rnIn contrast to the direct infiltration of organic functional materials, a novel route for the fabrication of functional nanowires via post-modification of reactive nanowires was established. Therefore, reactive nanowires based on cross-linked pentafluorophenylesters were fabricated by utilizing AAO templates. The post-modification with fluorescent dyes was demonstrated. Furthermore, reactive wires were converted into well-dispersed poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) hydrogels, which exhibit a thermal-responsive reversible phase transition. The reversible thermal-responsible swelling of the PNIPAM nanowires exhibited a more than 50 % extended length than in the collapsed PNIPAM state. rnLast but not least, the shape-anisotropic pores of AAO were utilized to uniformly align the mesogens of a nematic liquid crystalline elastomer. Liquid crystalline nanowires with a narrow size distribution and uniform orientation of the liquid crystalline material were fabricated. It was shown that during the transition from the nematic to the isotropic phase the rod’s length shortened by roughly 40 percent. As such these liquid crystalline elastomeric nanowires may find application, as wire-shaped nanoactuators in various fields of research, like lab-on-chip systems, micro fluidics and biomimetics.rn

Integration von Heizern in thermotrope flüssigkristalline Elastomer-Aktoren und deren Anwendung beim technischen Nachbau eines menschlichen Auges

Flüssigkristalline Elastomere (LCE) zeigen eine reversible Kontraktion und werden in der Literatur auch als „künstliche Muskeln“ bezeichnet. In dieser Arbeit werden sie mit einem integrierten Heizer versehen, um eine schnelle und präzise Ansteuerung zu ermöglichen. Anschließend werden diese als Aktoren zur Realisierung eines technischen Nachbaus des menschlichen Auges verwendet. rnDas einzigartige Verhalten der flüssigkristallinen Elastomere beruht auf der Kombination der Entropie Elastizität des Elastomers mit der Selbstorganisation der flüssigkristallinen Einheiten (Mesogene). Diese beiden Eigenschaften ermöglichen eine reversible, makroskopische Verformung beim Phasenübergang des Flüssigkristalls in die isotrope Phase. Hierbei ist es wichtig eine homogene Orientierung der Mesogene zu erzeugen, was in dieser Arbeit durch ein Magnetfeld erreicht wird. Da es sich um ein thermotropes flüssigkristallines Elastomer handelt, werden in dieser Arbeit zwei Ansätze vorgestellt, um den LCE intern zu heizen. Zum einen werden Kohlenstoffnanoröhren integriert, um diese über Strahlung oder Strom zu heizen und zum anderen wird ein flexibler Heizdraht integriert, welcher ebenfalls über Strom geheizt wird. rnUm den technischen Nachbau des menschlichen Auges zu realisieren, ist die Herstellung einer flüssigkristallinen Iris gezeigt. Hierzu wird ein radiales Magnetfeld aufgebaut, welches eine radiale Orientierung des Mesogene ermöglicht, wodurch wiederum eine radiale Kontraktion ermöglicht wird. Außerdem sind zwei Konzepte vorgestellt, um eine Elastomer Linse zu verformen. Zum einen wird diese mit einem ringförmigen LCE auseinandergezogen und somit abgeflacht. Zum anderen sind acht Aktoren über Anker an einer Linse angebracht, welche ebenfalls eine Vergrößerung der Linse bewirken. In beiden Fällen werden LCE mit dem zuvor präsentierten integrierten Heizdraht verwendet. Abschließend ist das Zusammensetzen des technische Nachbaus des menschlichen Auges dargestellt, sowie Aufnahmen, welche mit diesem erzeugt wurden.

Singular Temperatures Connected to Charge Transport Mechanism Transitions in Perylene Bisimides from Steady-State Photocurrent Measurements

Perylene bisimides (PBIs) are n-type semiconducting and photogenerating materials widely used in a variety of optoelectronic devices. Particularly interesting are PBIs that are simultaneously water-soluble and liquid-crystalline (PBI-W+LC) and, thus, attractive for the development of high-performing easily processable applications in biology and “green” organic electronics. In this work, singular temperatures connected to charge transport mechanism transitions in a PBI-W+LC derivative are determined with high accuracy by means of temperature-dependent photocurrent studies. These singular temperatures include not only the ones observed at 60 and 110 °C, corresponding to phase transition temperatures from crystalline to liquid-crystalline (LC) and from LC to the isotropic phase, respectively, as confirmed by differential scanning calorimetry (DSC), but also a transition at 45 °C, not observed by DSC. By analyzing the photocurrent dependence simultaneously on temperature and on light intensity, this transition is interpreted as a change from monomolecular to bimolecular recombination. These results might be useful for other semiconducting photogenerating materials, not necessarily PBIs or even organic semiconductors, which also show transport behavior changes at singular temperatures not connected with structural or phase transitions.