中性子反射測定ベースのin situ構造分析固体基質上のネマチック液晶のアライメントのための整列剤添加物

両親媒性界面活性剤などの表面整列剤は、液晶ディスプレイ（LCD）のネマチック液晶（NLC）の初期アライメントを制御するために広く使用されています。一般に、これらの薬剤は、NLCの導入前に最初に基板上でコーティングされています。NLCと混合すると、長いアルキル鎖両親媒性物質添加剤は、固体界面で自然に吸着された層を形成する可能性があるため、前処理を必要とせずにNLCアライメントを制御できます。これらの自己組織化された層（SAL）は、LCDの初期アライメントの効果的な制御において有望であるように見えます。ただし、NLCSと接触した吸着層構造の直接観察は、プローブの制限のために困難です。さらに、固体界面でNLCから吸着された両親媒性物質の面積密度とアライメントは、以前に報告されていません。ここでは、表面整列剤N-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムD42ブロマイド（D-CTAB）の構造を、シリコンNLC界面でin situ中性子反射測定（NR）を使用して調査しました。両親媒性濃度に依存するそのアライメント。両親媒性濃度が低い場合、SALとNLCのアライメントは基質と平行でした。両親媒性濃度の増加に伴い、基板に付着した両親媒性物の数は、ギブス単層のフレームワーク内で増加し、両親媒性物質とNLCが基板に垂直になりました。ここで使用される実験セットアップは、LCDのNLCのアライメントに見られるような、より自然なシステムの実験セットアップに匹敵します。

Surface aligning agents, such as amphiphilic surfactants, are widely used to control the initial alignment of nematic liquid crystals (NLCs) in liquid crystal displays (LCDs). Generally, these agents are first coated on a substrate prior to NLC introduction. When mixed with NLCs, long alkyl chain amphiphilic agent additives may control the NLC alignment without requiring pretreatment because they may spontaneously form an adsorbed layer at the solid-NLC interface. These self-assembled layers (SALs) appear promising in the effective control of the initial alignment of LCDs. However, direct observation of the adsorbed layer structure in contact with the NLCs is challenging due to probe limitations. Furthermore, the areal densities and alignments of the amphiphiles adsorbed from NLCs at the solid-NLC interface are not previously reported. Herein, the structure of the surface aligning agent n-hexadecyltrimethylammonium-d42 bromide (d-CTAB) was investigated at the silicon-NLC interface using in situ neutron reflectometry (NR), which indicated that the CTAB self-assembled as a monolayer, with its alignment dependent on the amphiphile concentration. At low amphiphile concentrations, the alignment of the SAL and NLCs was parallel to the substrate. With increasing amphiphile concentration, the number of amphiphiles attached to the substrate increased within the framework of the Gibbs monolayer, with the alignment of the amphiphiles and NLCs becoming perpendicular to the substrate. The experimental setup used here is comparable to those of more natural systems, such as those found in the alignment of NLCs in LCDs.