Liquid crystal phase transitions in suspensions of mineral colloids: new life from old roots

Lekkerkerker, H. N. W.; Vroege, G. J.

doi:10.1098/rsta.2012.0263

Cited by 122 publications

(108 citation statements)

References 107 publications

Supporting

Mentioning

103

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…30,38,45 However, freeze-dried samples usually lose the original GO assembly structure in a wet colloid and are restructured during freezing; 36,37 small angle X-ray scattering peaks in colloidal nematic phases are commonly sharper than those of small-molecular nematic phases owing to weaker thermal fluctuation, and the types of patterns are commonly interpreted as characteristic patterns of the nematic phase rather than the lamellar phase in clay suspensions. 41,42,46 Hence, these results do not directly confirm the lamellar mesophase of the GO dispersion. In lamellar phases such as lipid bilayer lamellar phases and the smectic phases of small molecules, a long-range single layer that is composed of many particles should first be defined.…”

Section: Discussioncontrasting

confidence: 43%

Bottom-up and top-down manipulations for multi-order photonic crystallinity in a graphene-oxide colloid

2016

View full text Add to dashboard Cite

The recent discovery of structural coloration in aqueous graphene-oxide (GO) dispersions has increased the applicability of carbon-based two-dimensional materials. However, the origin of the photonic band-gap is still poorly understood, and its practical manipulation is still in an early developmental stage. Here, we demonstrate full-color reflection with first-and secondorder Bragg reflections in a GO dispersion, and we use two fundamental approaches to manipulate GO photonic crystals, namely, bottom-up and top-down manipulation by controlling the Debye length and using shear or surface fields, respectively. Nanoscopic tailoring of the electrostatic effective thickness and macroscopic smoothing of the curvature of the GO sheet result in similar modifications of the quality and pitch of the photonic crystallinity. Direct observation of the GO particle alignments reveals excellent electrostatic layer-to-layer packing assembly and rather poor in-layer assembly. These results elucidate the mechanism that governs the nematic nature of GO (rather than its lamellar mesophase) and the origin of its photonic crystalline periodicity and provide new methodologies for exploiting these attractive features in actual applications. INTRODUCTIONGraphene oxide (GO) flakes, that is, 1-nm-thick disk-like particles, can be well-dispersed in water to form a stable colloid with spontaneous nematic assembly and non-linear anisotropic rheology. [1][2][3] Nematic GO dispersions subjected to illumination typically exhibit a collective reflection of a brownish color from many GO particles, owing to the intrinsic absorption band of GO. 4 However, color reflection throughout the entire visible spectrum was recently obtained from photonic crystals in a well-prepared nematic GO dispersion. 5 Structural coloration has also been demonstrated in other colloidal systems such as in the swollen lamellar mesophase of plate-like particles with or without a supporting polymer network or surfactants, 6-8 the columnar phase of regularly sized plate-like particles [8][9][10] and the steric packing assembly of silica or polymer spheres or cubes. 11-13 Nonetheless, color reflection in the GO dispersion is quite unexpected, considering that GO particles are highly polydisperse, irregularly shaped, curved in solution, 14,15 and two orders of magnitude thinner than the photonic band-gap. From a practical point of view, photonic crystals potentially allow the use of GO in various optical applications, as long as an easy method is provided for manipulation. 16 Finding ways to manipulate the reflection color and to achieve large-scale uniformity are, therefore, highly desirable for practical advances.

show abstract

Section: Discussioncontrasting

confidence: 43%

Bottom-up and top-down manipulations for multi-order photonic crystallinity in a graphene-oxide colloid

2016

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Еще одна глина -нонтронит (Si 7,55 4 Na 0,72 -в дис-персиях образует нематическую фазу [48]. Она принадлежит к семейству монтмориллонита, в ко-тором атомы алюминия замещены ионами трехва-лентного железа.…”

Section: глиныunclassified

“…Их получени-ем и изучением занимаются крупнейшие универ-ситеты и фирмы; литература, им посвященная, на-считывает сотни статей (см., например, обзоры [1][2][3][4][5][6][7]). Их стали называть по-разному: «минеральные ЖК-полимеры», «коллоидные ЖК на основе мине-ральных молекул», просто «коллоидные ЖК», «минеральные ЖК».…”

Section: Introductionunclassified

Advances in the Study of Inorganic Lyotropic Liquid Crystals

Sonin¹,

Churochkina²,

Kaznacheev³

et al. 2016

Liq. Cryst. and their Appl.

View full text Add to dashboard Cite

)  ВведениеМожно считать, что неорганические лио-тропные жидкие кристаллы (ЖК) были открыты в 1925 г., когда Г. Цохер обнаружил, что водные дисперсии пятиокиси ванадия обладают двупре-ломлением и образуют тактоиды. Вскоре мезофазы были обнаружены и в дисперсиях других неорга-нических соединений. Однако на фоне ЖК-бума середины 60-70-х гг. о них совершенно забыли.Интерес к этим экзотическим мезофазам не-ожиданно возник в середине 90-х гг. Их получени-ем и изучением занимаются крупнейшие универ-ситеты и фирмы; литература, им посвященная, на-считывает сотни статей (см., например, обзоры [1][2][3][4][5][6][7]). Их стали называть по-разному: «минеральные ЖК-полимеры», «коллоидные ЖК на основе мине-ральных молекул», просто «коллоидные ЖК», «минеральные ЖК».Естественно, возникает вопрос, в чем причи-на такого бурного интереса к этим экзотическим мезофазам? Главная причина -мировой «нано-бум». Разработка методов получения наночастиц привела к необходимости получения упорядочен-ных наноструктур. Это стало возможным в различ-ных дисперсиях, где, как оказалось, они образуют ЖК-мезофазы. Эти мезофазы стали интенсивно изу-чать, учитывая при этом специфику ЖК-свойств.Настоящий обзор посвящен анализу совре-менного состояния этой области ЖК-науки. Будут подробно рассмотрены способы получения, струк-туры и физические свойства дисперсных мезофаз, причем главное внимание обращено на специфиче-ские ЖК-свойства, такие как фазовые переходы, уп-ругости, влияние электрических и магнитных полей. Нематики Пятиокись ванадияКоллоидные растворы V 2 О 5 давно и широко исследованы вне связи с их ЖК-свойствами [8]. Было показано, что в зависимости от концентра-ции V 2 О 5 коллоидный раствор проявляет свойства или золя, или геля. Разбавленные растворы с кон-центрацией менее 0,09 моль/л являются изотроп-ными, с концентрацией более 0,13 моль/л -это нематики. Двухфазная область найдена при про-межуточной концентрации. И, наконец, переход золя в гель происходит при концентрации 0,2 моль/л. Способы получения золей и гелей V 2 O 5 чрез-вычайно разнообразны. Но, несмотря на большое число методов наиболее надежными остаются ме-тоды, основанные на гидролизе и конденсации ва-надатов, таких как ванадат аммония и др. Дис-персной фазой в золе и геле являются частицы ромбического монокристалла V 2 О 5, толщина кото-рого равна 8,8 Å. Эти частицы и формируют структуру коллоидных частиц [9].В большинстве случаев свежеприготовлен-ные золи V 2 О 5 оптически изотропны. Частицы та-ких золей аморфны и имеют размер до 100 Å. В процессе старения частицы золя достигают неко-торой критической величины, возникает двупре-ломление и в препарате образуются характерные текстуры.И гели, и золи V 2 О 5 образуют мезофазы [10]. На рис. 1 приведена типичная текстура золя нема-тика с дисклинациями ± ½.Рис. 1. Текстура золя V 2 O 5 в плоском капилляре. Поляризованный свет [10]Гель V 2 О 5 является атермическим. Он оста-ется нематическим до температуры 200 С, при которой разлагается. Нематический зол...

show abstract

“…Jeroen van Duijneveldt [10] the montmorillonite plates was described as one possible reason, charge separation could be another ( figure 6). Henk Lekkerkerker [11] brought the session to a close with a brief, but educating and entertaining, history of mineral colloidal liquid crystals. He described some of the new frontiers that are being found in mineral colloid liquid crystals, how they are ideal model systems and how they could even be used as potential candidates to demonstrate the much sought after biaxial nematic phase.…”

Section: Colloidal Liquid Crystals and Carbon Nanotubesmentioning

confidence: 99%