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Neste trabalho investigamos os efeitos de superfícies de contorno e de confinamento na ordem orientacional de cristais líquidos, onde utilizamos cristais líquidos termotrópicos e liotrópicos. A importância deste estudo deve-se à aspectos tanto de interesse tecnológico (formas de alinhamento) como de pesquisa básica. Com relação aos cristais líquidos termotrópicos, determinamos que cargas eletrostáticas superficiais induzidas por esfregamento influenciam as propriedades orientacionais do cristal líquido, essas cargas foram medidas com a técnica de microscopia de força eletrostática (EFM). Estudamos novas formas de alinhamento ao tratar a superfície com polímeros fotosensíveis, onde foi possível introduzir uma competição entre dois potenciais superficiais de alinhamento (grades de relevo e fotoalinhamento) e geramos padrões microtexturizados com diferentes direções de alinhamento, o que pode ser aplicado na elaboração de dispositivos biestáveis. Em ambos os casos, uma forma de alinhamento local pode ser obtida com o uso de um microscópio óptico de campo próximo (SNOM). Com o uso de um surfactante (OTE) produzimos um perfil periódico de alinhamento homeotrópico e planar para tentar observar estados orientacionais esperados teoricamente...

Atualmente, decorrente da cultura estética onde há o culto aos corpos esbeltos com aparência saudável e pele lisa, macia e viçosa, a hidrolipodistrofia ginóide, conhecida como celulite, tem sido um dos desafios para os dermatologistas e cirurgiões plásticos. Assim, temse testado diferentes formas de tratamentos entre as quais estão aplicações de cremes à base de xantinas visando a atenuação dos sintomas. O conhecimento das propriedades físicoquímicas de tais formulações é essencial para otimizar as condições de produção e liberação do ativo na pele, além de prover elegância cosmética do produto desenvolvido. Os objetivos desse trabalho foram obter e avaliar a estabilidade de emulsões O/A contendo fase líquida cristalina, adicionada de cafeína, para aplicação no tratamento da hidrolipodistrofia ginóide, bem como avaliar o perfil de liberação da substância ativa in vitro com intuito de determinar sua disponibilidade. A emulsão O/A contendo como fase oleosa, óleos vegetais naturais (óleo de urucum, de café e de melaleuca) foi desenvolvida através da utilização do Sistema Equilíbrio Hidrófilo- Lipófilo (EHL). Utilizando os tensoativos não-iônicos Ceteareth 5 e Steareth 2 nas concentrações de 10...

O objetivo desse trabalho é desenvolver métodos numéricos para simular escoamentos de cristais líquidos nemáticos governados pelas equações dinâmicas de Ericksen-Leslie. São apresentados dois métodos numéricos para a simulação de escoamentos de cristais líquidos nemáticos. O primeiro método foi desenvolvido para simular escoamentos tridimensionais de cristais líquidos nemáticos sob efeito de forte campo magnético enquanto que o segundo método foi desenvolvido para a simulação de escoamentos bidimensionais. Utilizando a notação de Einstein, as equações dinâmicas de Ericksen-Leslie são apresentadas. Empregando variáveis primitivas e coordenadas cartesianas, as equações governantes para escoamentos de cristais líquidos nemáticos são derivadas e as formulações matemáticas para a obtenção dos métodos numéricos são apresentadas. As equações descrevendo os métodos numéricos são resolvidas por um método numérico baseado na metodologia GENSMAC3D para o caso tridimensional enquanto que o método bidimensional é baseado na metodologia GENSMAC (GENeralized-Simplified-Marker-And-Cell). Em ambos os métodos, a técnica de diferenças finitas em uma malha deslocada é utilizada. As equações que descrevem as técnicas numéricas desenvolvidas foram incorporadas aos ambientes de simulação Freeflow2D e Freeflow3D. As condições de contorno para cada tipo de contorno são descritas em detalhes. A solução analítica apresentada por Stewart para o escoamento entre duas placas paralelas é utilizada para a validação do método numérico tridimensional. Empregando as hipóteses de escoamento desenvolvido e que o ângulo de orientação do diretor é pequeno...

Estruturas líquidas cristalinas estão presentes em materiais compostos por moléculas com anisotropia de forma e são caracterizadas por uma ordem orientacional de longo alcance. Na mesofase nemática as moléculas alongadas tendem a se alinhar paralelas entre si, a direção média de orientação define é caracterizada por um vetor unitário, chamado de diretor n. Os cristais líquidos liotrópicos são obtidos usualmente a partir da dispersão de moléculas anfílicas em água. Essas moléculas anfílicas, por terem uma parte polar e uma parte apolar, tendem a formar agregados anisotrópicos, com a parte polar da molécula na superfície. Esse tipo de estrutura esta presente em todos os seres vivos e o exemplo mais clássico é a membrana da célula. A existência de uma superfície de contorno ou uma fronteira modifica as propriedades de um material na vizinhança dessa fronteira. Isso é particularmente verdadeiro para os cristais líquidos, que são muitos sensíveis as condições de contorno, mesmos quando estas não são tão intensas. De fato essa propriedade e bastante útil para a fabricação de dispositivos eletro-ó pticos. Um dos efeitos de superfície mais evidente é a mudança no ordenamento das moléculas devido a quebra de simetria na superfície. Nas fases nemáticas esse efeito microscópico resulta na formação de uma camada superficial com uma ordem posicional que se estende ao longo de uma certa distância no volume. 0 outro efeito resulta da origem a mudanças significativas no estado orientacional das moléculas no volume devido a presença de forças superficiais. Esse efeito é conhecido como ancoramento. Na ausência de campos extemos ou condições de contorno qualquer orientação é igualmente provável. Neste trabalho serão apresentados os resultados de investigação das propriedades de cristais líquidos liotrópicos na interface com um substrata. Estudamos o comportamento dinâmico da camada superficial quando o campo magnético é aplicado e induz uma re­ orientação do diretor. Nesse estudo são utilizadas amostras de cristal líquidos liotrópicos.; Liquid crystalline structures are found in materials made from molecules which are anisotropic in shape; such material are characterized mainly by a long range orientational order. In the nematic phase...

Emulsões são sistemas dispersos constituídos de pelo menos duas fases líquidas imiscíveis e um agente emulsificante para estabilização das mesmas. a fase dispersa destesw sistemas é conhecida como fase interna e o meio dispersante como fase externa, porém, são sistemas termodinamicamente instáveis. A presença de cirstais líquidos aumenta a estabilidade destas dispersões e além de alterar a viscosidade. São capazes de promover o encapsulamento de ativos, permitindo liberação sustentada, bem como a proteção dos fármacos foto- e termosensíveis. O óleo de girassol é uma interessante fase oleosa em uma emulsão, pois possui proprie3dades cicatrizantes devido à alta concentração de ácido linoléico e propriedades antioxidantes devido à presença de polifenóis e vitamina E Possuemaplicações em diferentes áreas como: cosméticos, alimentos, veículos de medicamentos e outros. Assim, os objetivos deste estudo foram desenvolver emulsões estáveis contendo cristais líquidos a partir da mistura de óleo de girassol (Helianthus annus L.) e mineral (vaselina líquida), caracterizá-las e avaliar a influência de diferentes ésteres graxos na formação dos cristais líquidos. As formulações foram desenvolvidas utilizando o método de diagrama e pseudo-diagrama ternário...

Este trabalho tem por objetivo estudar as interações superfíciais de cristais líquidos em uma interface cristal líquido-polímero, com a utilização de filmes poliméricos contendo cadeias laterais com corante azo. Nesse estudo foi utilizado um fotopolímero, onde pode se promover o ordenamento dos grupos laterais ao longo de uma direção preferencial através de um processo de isomerização trans-cis. Através da irradiação do filme de polímero com luz polarizada é possível promover a formação de uma anisotropia óptica no filme. A intensidade deste efeito pode ser controlada através da energia incidente e da concentração dos grupos laterais corante azo presentes no polímero. Neste trabalho foi realizado um estudo sistemático da orientação induzida ao cristal líquido nemático por um filme contendo corante azo no grupo lateral. Os aspectos investigados são: a estabilidade térmica e temporal do alinhamento induzido ao cristal líquido; a competição entre dois efeitos de orientação induzidos ao cristal líquido, o esfregamento e o fotoalinhamento; a influência da cncentração dos grupos laterais e da energia de irradiação. Para caracterizar as interações entre o cristal líquido e o filme polimérico foram empregadas técnicas ópticas que permitiram a determinação das intensidades de ancoramento azimutal e zenital em função da concentração de grupos laterais e da energia de irradiação. Mostramos ser possível um ancoramento azimutal que pode ter sua intensidade controlada pela concentração dos grupos laterais...

Este trabalho visou o estudo da resposta óptica não-linear de cristais líquidos liotrópicos nas fases isotrópicas e nemática calamítica e nas vizinhanças das transições de fase nemática calamítica isotrópica e nemática calamítica nemática biaxial. Para este estudo foi utilizada, fundamentalmente, a técnica de varredura Z. Os resultados obtidos indicam que o efeito não-linear em cristais líquidos liotrópicos esta ligado à presença de micelas na mistura e que a anisometria de micela tem influencia na resposta observada. Foi observado ainda que a presença de ferrofluido na mistura, mesmo em pequenas quantidades, causa um grande aumento na absorção óptica da amostra e consequentemente da resposta não-linear. O comportamento do índice de refração não-linear (n IND.2) em função da temperatura nas vizinhanças da transição da fase nemática calamítica para nemática biaxial apresenta um crescimento expressivo de (n IND.2). Nas vizinhanças da transição nemática calamítica para isotrópica esse efeito não foi observado.; This work has been focused on the study of the optical nonlinear response of lyotropic liquid crystals in the isotropic and nematic calamitic phases and in the neighborhood of the nematic calamitic isotropic and nematic calamitic nematic biaxial phase transitions. The basic technique we used is Z-scan. The results obtained indicated that the nonlinear effect in lyotropic liquid crystals is related to the presence of micelles in the mixture and the micelle anisotropy has influence on the observed response. Is has also been observed that the presence of ferrofluid in the mixture...

Uma série de cristais líquidos derivados de ésteres arilaldoximas foi sintetizada e caracterizada via espectroscopia de 1H, 13C RMN, ATR/IV-FT e análise elementar. A estabilidade química e fotofísica desses compostos foram dependentes dos ciclos de aquecimento e resfriamento, com a decomposição sendo induzida pelo calor. As mudanças nas propriedades durante os ciclos de aquecimento foram acompanhadas através dos respectivos espectros de infravermelho. Todas as amostras se decompõem termicamente, gerando as respectivas nitrilas e ácidos carboxílicos como evidenciado pelos espectros de infravermelho e de 1H NMR. As propriedades mesomórficas foram avaliadas apenas no primeiro ciclo de aquecimento, devido à decomposição térmica observada após a primeira transição para o estado isotrópico. Espectros de absorção em solventes orgânicos apresentam três bandas entre 230 e 340 nm, e uma banda de emissão, larga e sem estrutura, em 430 nm. Cálculos teóricos ab initio foram realizados para a obtenção de informações estruturais dos ésteres arilaldoximas.; We report the synthesis of a series of liquid-crystalline materials based on arylaldoxime esters and the characterization of these materials by 1H, 13C NMR, ATR/FT-IR spectroscopy and elemental analysis. The chemical stability and liquid-crystalline as well as photophysical properties of the compounds are described being dependent on the heating/cooling cycles. The changes in chemical stability and the liquid crystals properties of arylaldoxime esters were observed during these thermal cycles by IR analysis. All samples underwent a thermal degradation yielding the corresponding nitriles and carboxylic acid as evidenced by IR and 1H NMR spectra. Due to the decomposition process...

Sistemas auto-organizados, preparados com surfactantes nonilfenil etoxilados com diferentes tamanhos de cadeia etoxilada, foram utilizados para sintetizar nanopartículas de hidroxiapatita (HAP - Ca5(PO4)3OH), que é o fosfato de cálcio majoritariamente presente nos tecidos mineralizados dos vertebrados. O efeito do tamanho do grupo etoxilado do surfactante foi avaliado tanto na formação dos sistemas auto-organizados quanto nas propriedades das partículas de HAP precipitadas in situ nestes sistemas. Cristais líquidos hexagonal reverso, lamelar, hexagonal e cúbicos foram formados, nesta ordem, a medida que surfactantes com maiores grupos etoxilados foram empregados. Os fosfatos de cálcio sintetizados em todos os sistemas auto-organizados apresentaram-se na forma de nanohastes, de modo que as nanohastes formadas nas fases anisotrópicas (cristais líquidos hexagonais e lamelares) apresentaram diâmetros mais uniformes quando comparadas àquelas sintetizadas nos sistemas auto-organizados isotrópicos. O diâmetro das hastes de HAP comparado com as dimensões dos sistemas auto-organizados sugere que estas se formaram pela aglomeração orientada de partículas ainda menores de HAP, o que foi evidenciado por microscopia eletrônica de varredura (SEM-FEG). Estes resultados...

We report the synthesis of a series of liquid-crystalline materials based on arylaldoxime esters and the characterization of these materials by ¹H, 13C NMR, ATR/FT-IR spectroscopy and elemental analysis. The chemical stability and liquid-crystalline as well as photophysical properties of the compounds are described being dependent on the heating/cooling cycles. The changes in chemical stability and the liquid crystals properties of arylaldoxime esters were observed during these thermal cycles by IR analysis. All samples underwent a thermal degradation yielding the corresponding nitriles and carboxylic acid as evidenced by IR and ¹H NMR spectra. Due to the decomposition process, information about the mesomorphic behaviour is lost. The UV-Vis absorption spectra in solution display three absorption bands between 230 and 340 nm. The fluorescence spectra exhibit a broad and structureless emission band located at 430 nm. Ab initio calculations were performed to obtain information on the molecular structure and properties of the title compounds.

Syntheses of calcium phosphate nanoparticles, carried out in systems formed from surfactant, oil and water, have resulted in materials with promising possibilities for application. The calcium phosphate particles were synthesized using two different liquid crystals, formed from RenexTM, cyclohexane and a salts solution. The morphology of the nanoparticles synthesized in the liquid crystals is similar to that of hydroxyapatite particles that form bone mineral, where collagen fibers connect these particles so as to form a composite. Therefore, the synthesis of calcium phosphate nanoparticles in the systems used in this work can advance current understanding of mineralization processes that result in the formation of bone mineral.

Polygonal defect arrays in lipid liquid crystals prepared from dipalmitoyl-, dimyristoyl-, and dilaurylphosphatidylcholine with various concentrations of water have been observed and characterized using optical microscopy. These arrays appear similar to the polygonal arrays previously observed in thermotropic smectic and cholesteric liquid crystals. The parabolic focal conic model proposed by Rosenblatt, Pindak, Clark and Meyer for the polygonal arrays in thermotropic smectic liquid crystals also describes the observed properties in the smectic A phase of lipid liquid crystals. The polygonal arrays become progressively more birefringent as the strains inducing them are increased. The parabolic focal conic model does not completely describe the details of the more birefringent polygonal arrays.; Engineering and Applied Sciences

In the last years, chiral smectic liquid crystals with V-shaped electro-optic response have been reported as one of the most promising technologies for display applications. In this work,some experiments have been made in order to check electrooptical performance of this kind of materials. Particularly, frequency dependence of optical response and memory effect in transmission have been analyzed. Microscopic observations of intermediate transmission levels and measurements of apparent tilt angle and response time have been also carried out.

The increment of bandwidth required for new services offered to users make necessary the use of optical fibres in data transmission. Glass optical fibres are widely used in long distance communications, and there are many devices implemented for using in these networks, but these technologies are sometimes expensive for their used in local loops. Different systems implemented over the established technology are used for increasing local loops bandwidth, but more services are demanded at home. Those applications require more bandwidth than the offered by the usual twisted copper pair. Multimode fibres (both silica and polymer) with larger core diameters and numerical aperture, allows for large tolerance on axial misalignments, which results in cheaper connectors as well as associated equipment, but with a bandwidth penalty with regards to their singlemode counterparts, mainly due to the introduction of modal dispersion. On the other hand, polymer optical fibre (POF) offers several advantages over conventional multimode optical fibre over short distances (ranging from 100m to 1000m) such as the even potential lower cost associated with its easiness of installation, splicing and connecting. This is due to the fact that POF is more flexible and ductile...

A new type of liquid crystal display using surface stabilized ferroelectric liquid crystals (SSFLCs) has faster switching times than conventional nematic displays. The application of SSFLCs in large LCD devices such as TVs has been hindered due to a layer contraction at the smectic A-smectic C transition. The layer contraction leads to buckling of the smectic layers and results in zigzag defects. These zigzag defects degrade optical quality of ferroelectric liquid crystal (FLC) films. So-called ‘de Vries-like’ liquid crystals with a smectic A-smectic C layer contraction of less than 1% have been sought to address the problem. In the first section of this thesis, we show that one can tune mesomorphic properties in 2-phenylpyrimidine liquid crystals by addition of a nanosegregating phenoxy end group. In this study, it was shown that nanosegregation can be used to exaggerate the difference in mesophase properties in sterically equivalent isomers. The study also showed that the effect of nanosegregration is not always Smectic C promoting and that, although it may decrease orientational order, it is not the only prerequisite to ‘de Vries-like’ properties in calamitic mesogens. Next, we investigated the phenoxy end group through substituent effects. In this study...

Ferroelectric liquid crystals (FLCs) exhibit a bulk electric polarization (PS) that can be coupled to an electric field to produce an ON-OFF light shutter, and are being investigated as an alternative to nematic liquid crystals in display applications. Commercial FLC mixtures normally consist of a small amount of chiral dopant in an achiral smectic C (SmC) liquid crystal host. Because the switching time of FLC display is inversely proportional to the induced polarization, the design of chiral dopants with high polarization powers (p) is a key aspect of FLC research. Such work requires an understanding of the relationship between molecular structure and polar order in the chiral SmC* phase. Previous work in the Lemieux group focused on 2,2’-spirobiindan-1,1’-diones dopants, and a conformational model was proposed to explain the observed host dependence of the polarization power (p) of these dopants. In order to test this model, the 2,2’-spirobiindan-1,1’-dione core has been modified by introducing polar substituents and by modifying the functional groups linking the core to the alkyl side-chains. Specifically, this thesis focuses on implementing this approach via the synthesis and characterization of chloro- and methyl-substituted 2...

Ferroelectric liquid crystals (FLCs) are being investigated as alternatives to nematic liquid crystals in display applications due to their low power requirements and fast switching times. Commercial FLCs consist of a chiral dopant in an achiral smectic C (SmC) liquid crystal host. A bulk property that arises from the chiral nature of this mixture is a spontaneous polarization (PS), which depends on the polarization power of the chiral dopant (δp). The magnitude of δp reflects the ability of a dopant to induce a polarization in an achiral host. It has been proposed that the magnitude of δp can be enhanced by matching dopant and host structures, which may enhance the propagation of chiral perturbations from the dopant to the host. This is known as the chirality transfer feedback (CTF) model. Previous studies in the Lemieux lab featured 2H NMR to detect chiral perturbations exerted by a dopant on the liquid crystal host based on the observation of pairs of quadrupolar doublets in the 2H NMR spectra. In the work described herein, the contribution of chirality transfer feedback to the difference in quadrupolar splitting between pairs of quadrupolar doublets (ΔΔνQ) was assessed by 2H NMR spectroscopy. These experiments confirmed the results reported by Finden and Yuh by demonstrating the presence of chiral perturbations exerted by a diester substituted 6...

Ferroelectric liquid crystals (FLCs) have been investigated as the basis for a new type of liquid crystal display because of their fast switching times. In applications the layer contraction at the smectic A-smectic C transition is a severe problem that leads to buckling of the smectic layers and results in zigzag defects that drastically degrade the optical quality of FLC films. To solve this problem, researchers are focusing on a new class of liquid crystals with minimal smectic layer contraction at the SmA-SmC transition which is referred to as ‘de Vries-like’. In the first part of this thesis, we have developed a rational design strategy based on a concept of frustration between two structural elements, one promoting a SmA phase and another promoting a SmC phase. In this chapter, we show that one can further improve ‘de Vries-like’ properties by substituting the 2-phenylpyrimidine core in our first-generation siloxane-terminated mesogens with one stronger SmC-promoting core. We also address the hydrolytic instability of siloxane-terminated mesogens, by substituting the siloxane with a carbosilane end-group. As a result of this study, we found QL6-6 that forms a SmC phase at room temperature with ‘de Vries-like’ properties that are comparable to those of bona fide ‘de Vries-like’ liquid crystals. Next...

7 pages, 6 figures, 5 tables.-- Printed version published May 2005.; Lamellar liquid crystal formulation, with very low surfactant content, was optimized for the system made of phosphated oleyl ether 3 mol ethylene oxide as anionic surfactant, oleic acid as hydrophobic ingredient, diethyleneglycol monoethyl ether as cosolvent and water. The appropriate relationships between surfactant, fatty acid and glycol to promote the lamellar liquid crystal structure through further water dilution, were established. The physical appearance of these liquid crystals corresponded to viscous transparent gels. The realms of existence of the gels were stated in terms of minimum–maximum percentage of water incorporated. The main goal of this research was to decrease the surfactant content (in the range of 2–5%) needed to form liquid crystals, when usually high percentages are necessary. The study was completed with the rheological behaviour and structural parameters of some of these transparent gels. The attractive aspect of the samples, the perfect transparency and compactness, as well as the similarity to the lamellar liquid crystal structure of the intercellular lipids in the stratum corneum, permit consideration of such gels as adequate topical formulations both in cosmetics and pharmaceuticals.; Peer reviewed

8 pages, 11 figures.-- PMID: 17910486 [PubMed].-- Supporting information (Suppl. figures S1-S3, 3 pages) available at: http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/la701722f/suppl_file/la701722f-file001.pdf; Printed version published Oct 23, 2007; The structure of the reverse micellar cubic (I2) liquid crystal and the adjacent micellar phase in amphiphilic block copolymer/water/oil systems has been studied by small-angle X-ray scattering (SAXS), rheometry, and differential scanning calorimetry (DSC). Upon addition of water to the copolymer/oil mixture, spherical micelles are formed and grow in size until a disorder-order transition takes place, which is related to a sudden increase in the viscosity and shear modulus. The transition is driven by the packing of the spherical micelles into a Fd3m cubic lattice. The single-phase I2 liquid crystals show gel-like behavior and elastic moduli higher than 10^4 Pa, as determined by oscillatory measurements. Further addition of water induces phase separation, and it is found that reverse water-in-oil emulsions with high internal phase ratio and stabilized by I2 liquid crystals can be prepared in the two-phase region. Contrary to liquid-liquid emulsions, both the elastic modulus and the viscosity decrease with the fraction of dispersed water...