UNIVERSITY OF MALAYA UNIVERSITI MALAYA EXAMINATION FOR THE DEGREE OF BACHELOR OF SCIENCE PEPERIKSAAN IJAZAH SARJANA MUDA SAINS ACADEMIC SESSION 2012/2013 : SEMESTER 1 SESI AKADEMIK 2012/2013 : SEMESTER 1 SCES3336 : Liquid Crystal Cecair Hablur January 2013 Januari 2013 Time : 2 hours Masa : 2 jam INSTRUCTIONS TO CANDIDATES: ARAHAN KEPADA CALON: This examination paper consists of sections A and B. Kertas ini mengandungi Bahagian A dan Bahagian B. Answer ALL questions. Jawab SEMUA soalan.. Questions should be answered according to the instruction given in each section Jawab soalan mengikut arahan yang diberikan dalam setiap bahagian. (This question paper consists of 4 questions on 6 printed pages) (Kertas ini mengandungi 4 soalan dalam 6 halaman yang dicetak)
SCES3336/02 SECTION A BAHAGIAN A Answer ALL questions. Jawab SEMUA soalan. 1. (a) A liquid crystal thermometer is made with a substance that has a chiral nematic phase. Based on the molecular organization of the chiral nematogen, explain how the liquid crystal thermometer works. Jangka suhu cecair hablur dibuat dengan bahan yang mempunyai fasa nematik kiral. Berdasarkan organisasi molekul untuk nematogen kiral, terangkan bagaimana jangka suhu cecair hablur tersebut berfungsi. (5 marks/markah) Rods and discs are the conventional anisotropic shapes for mesogenic materials. In recent studies, banana-shaped mesogens have also been synthesized. Using the following figure as a reference, state four ways to modify the banana-shaped mesogen in order to study the structureproperty relationship. Rod dan cakera adalah bentuk anisotropik konvensional untuk bahanbahan mesogenik. Dalam kajian terkini, mesogen berbentuk pisang juga telah disintesis. Berpandukan rajah berikut, nyatakan empat cara untuk mengubahsuai mesogen berbentuk pisang dalam usaha untuk mengkaji hubungan struktur dan ciri-ciri. (4 marks/markah)
SCES3336/03 (c) Sketch a typical temperature dependence of the order parameter, for a nematic phase and write a short note to describe the plot. Lakarkan graf pergantungan suhu dengan tertib parameter,, bagi fasa nematik dan tuliskan nota ringkas untuk menerangkan graf tersebut. (5 marks/markah) (d) Using the following equation from Onsager s theory and the figure of a rod-like molecule as references, briefly describe how the sign of the dielectric anisotropy,, is determined. Dengan menggunakan persamaan berikut dari teori Onsager dan rajah molekul berbentuk rod sebagai rujukan, huraikan secara ringkas bagaimana tanda anisotropi dielektrik,, ditentukan.
SCES3336/04 (e) Sketch the diagrams of splay, twist, and bend deformations. Lakarkan gambarajah-gambarajah untuk deformasi splay, twist, dan bend. (3 marks/markah) (f) What is the relationship between the elastic constant and the orientational order of a nematic system? Apakah hubungan antara pemalar kenyal dan tertib orientasi untuk sistem nematik? (2 marks/markah) 2. (a) Liquid crystal directors are influenced by magnetic field. Describe the alignment process of the directors in a nematic phase to that in a smectic A phase at varying temperature using the deuterium NMR spectroscopy. Direktor cecair hablur dipengaruhi oleh medan magnet. Huraikan proses penjajaran direktor untuk fasa nematik dan untuk fasa smektik A pada suhu yang berbeza-beza dengan menggunakan spektroskopi NMR deuterium. (8 marks/markah) In the LCD technology, what does the term viewing angle mean? Dalam teknologi paparan cecair hablur (LCD), apakah maksud istilah "viewing angle"? (3 marks/markah) (c) What is the advantage of a supertwisted nematic LCD compared to the twisted nematic LCD? Apakah kelebihan LCD nematik supertwisted berbanding LCD nematik twisted? (4 marks/markah)
SCES3336/05 (d) (e) Describe the operational mode of a polymer dispersed LCD. Terangkan mod operasi paparan cecair hablur polimer tersebar. Write one advantage of using smectic A phase in display devices. Tuliskan satu kelebihan menggunakan fasa smektik A dalam peranti paparan dan bincang dengan terperinci. (4 marks/markah) SECTION B BAHAGIAN B Answer ALL questions. Jawab SEMUA soalan. 3. (a) Examine the following mesogens: Teliti mesogen-mesogen berikut:- 1 2 (i) Provide a definition for chromonic liquid crystals. What is the driving force for the phase formation and what kind of aggregate do they form? Berikan definisi cecair hablur kromonik. Apakah daya penggerak pembentukan fasa dan apakah jenis agregat yang dibentuk. (10 marks/markah)
SCES3336/06 (ii) Indicate the shape of mesogens 1 and 2, and draw the molecular assembly in the nematic and the hexagonal phase. What is the difference in terms of structure between a chromonic nematic and a calamitic nematic phase. Nyatakan bentuk mesogen 1 dan 2, kemudian lukiskan penyusunan molekulnya dalam fasa nematik dan heksagonal. Apakah perbezaan dari segi penyusunan mesogen kromonik dengan molekul kalamitik dalam fasa nematik. (12 marks/markah) Explain the relationship between the director, n, and the orientational order for the nematic phase. Terangkan perhubungan diantara direktor dengan tertib orientasi bagi fasa nematik. (3 marks/markah) 4. (a) Mesogen A is a molecule that can form cubic (V 1 ), hexagonal (H 1 ) and lamellar (L α ) phases at certain concentrations. List the tools that may be appropriate to identify the phases. Explain how the 2 H-NMR can be used to determine the phases and describe the spectral shape for each phase. Mesogen A adalah molekul yang boleh membentuk fasa kubik (V 1 ), heksagonal (H 1 ) dan lamellar (L α ) pada kepekatan tertentu. Senaraikan alat-alat yang mungkin sesuai untuk mengenalpasti fasa-fasa tersebut. Terangkan bagimana 2 H-NMR boleh digunakan untuk menentukan fasafasa tersebut serta terangkan bentuk spektra setiap fasa tersebut. (13 marks/markah) Write a short essay about applications of main-chain polymer liquid crystals for high-strength fibres. Tuliskan esei ringkas mengenai kegunaan-kegunaan cecair hablur polimer rantai utama dalam fiber berkekuatan tinggi. (c) Indicate the major differences between main-chain polymer liquid crystals (MCPLC) and side-chain polymer liquid crystals (SCPLC). Nyatakan perbezaan-perbezaan utama antara cecair hablur polimer rantai-utama (MCPLC) dan cecair hablur polimer rantai-sisi (SCPLC). ********************