SlideShare une entreprise Scribd logo
1  sur  9
Télécharger pour lire hors ligne
 

                                                               

                                                               

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 


                      STUDENT LABORATORY WORKSHEET EXPERIMENT B: 
                                    LIQUID CRYSTALS 

Student name:…………………… 

Date:………………………………….. 

AIM:  ‐ Understanding of concept of self‐assembly  
           ‐ Understanding that the way a material behaves at the macroscale is affected by its structure at 
           the nanoscale 
           ‐ Learn about liquid crystals and how they work 
           ‐ Test a real thermotropic liquid crystal and see how its colour changes with temperature 
 
BEFORE YOU FILL IN THIS WORKSHEET: 
           ‐ read the STUDENT BACKGROUND sheet 
           ‐ ask your teachers questions if you have any 
 
MATERIALS: 
‐ 4 vials of liquid crystal mixture, each containing a different one 
‐ A water bath (hotplate, Pyrex glass water container half filled with water, thermometer) 
‐ 1 sheet of clear contact paper 
‐ 1 cloth peg 
‐ 1 spatula 
‐ 1 pair of scissors 
‐ 1 sheet black cardboard (A4 size) 
‐ 1 foam sheet (A4 size) 
‐ Gloves 
‐ Protection glasses 
‐ Tissue paper  
‐ A room thermometer 




    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                       Page 1 of 9 

 
 

                                                                     

                                                                     

                 NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 


    SAFETY  NOTE:  The  chemicals  used  in  this  experiment  need  to  be  used  according  to  MSDS  specifications.  Personal 
    protection must be taken as indicated. As with all chemicals, use precautions. Solids should not be inhaled and contact with 
    skin, eyes or clothing should be avoided. Wash hands thoroughly after handling. Dispose as indicated. All experiments must 
    be conducted in the presence of an educator trained for science teaching. All experiments will be carried out at your own 
    risk.  Aarhus  University  (iNANO)  and  the  entire  NANOYOU  consortium  assume  no  liability  for  damage  or  consequential 
    losses sustained as a result of the carrying out of the experiments described.

 
PROCEDURE 

1. Prepare four different liquid crystal mixtures 
Follow the synthesis procedure as described in the document “synthesis of liquid crystal mixtures” and 
prepare four different liquid crystal mixtures according to the table below. Each mixture is expected to 
be sensitive to different ranges of temperatures. If not doing the synthesis, get four vials containing the 
mixtures from instructor/teacher. Do not inhale content of vials. 

    Liquid crystal        Cholesteryl oleyl             Cholesteryl                 Cholesteryl            Temperature 
                             carbonate                  pelargonate                  benzoate                 (°C) 

        Type 1          0.65                        0.25                       0.10                       17‐23 

        Type 2          0.45                        0.45                       0.10                       26.5‐30.5 

        Type 3          0.40                        0.50                       0.10                       32‐35 

        Type 4          0.30                        0.60                       0.10                       37‐40 

 

2. Prepare four different liquid crystal sheets 
Cut out two pieces of transparent contact paper (about 10x10 cm), peel off the back paper and place on 
the laboratory bench. With a spatula place some Type 1 liquid crystal on the centre of the sheet. If the 
liquid crystal is very cold and has turned into a solid, heat the vial first with a hairdryer (it should be the 
consistency of honey). You will need 2‐3 spatulas of material. Place the second piece of contact paper on 
top of the first one, so that the two sticky parts attach to each other. As you do so, gently press the 
middle area where the liquid crystal is and distribute evenly. You need to create a thin layer of liquid 

    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                             Page 2 of 9 

 
 

                                                               

                                                               

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 

crystal about 4x4 cm. Do not press too hard, otherwise the material will come 
out from the edges. Cut the sheet at the end around the edges. Write with a 
permanent marker on the corner of the sheet a number corresponding to the 
type of liquid crystal (1 for “Type 1” and so on). 


 

Repeat the same procedure for the 4 types of liquid crystals.  

Q1. What is the temperature in the room you are 
in?…………………………………………. 

Q2. Can any of the four liquid crystal mixtures you have made be used for sensing the temperature of 
your room? If yes, which one?…………………………………………. 

………………………………………………….. 

3. Now test the four different liquid crystal sheets! 
Place the four liquid crystal sheets you have just made on an A4 sheet of white paper. Wait few 
seconds. What do you see? Now press with your one finger (wearing gloves) against each of the liquid 
crystal sheets. Repeat the experiment putting the sheets on an A4 sheet of black cardboard. In order to 
compare the different sheets you should keep the finger on each sheet for the same time. Record your 
observations on the table in the next page. 

                            White paper                       Black paper 

    Sheet 1 (Type 1)                                           

    Sheet 2 (Type 2)                                           

    Sheet 3 (Type 3)                                           

    Sheet 4 (Type 4)                                           

 

 

    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                       Page 3 of 9 

 
 

                                                               

                                                               

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 

Q3. Why do you get a different result if you test the liquid crystal sheets against white paper or black 
paper? 

………………………………………………….. 

Q4. Did all the sheets display some colour? If not, why is that? What can you do to make these sheets 
display colour? 

…………………………………………………… 

Now rub your hands and test again each of the sheets. Do you see any difference? 

……………………………………………………. 

 

 

Now turn on the water bath and set it to a water 
temperature of 15° C. To be able to see the colour changes, 
place an A4 sheet of black cardboard safely behind the 
water bath. NB: paper and card should not touch the 
hotplate! 

 

 

 

Hold the first liquid crystal Sheet 1(type 1) with a clothes peg and immerse it the water bath (see figure 
below). Do you see any colour? Now increase the hotplate temperature so that the water reaches 23° C. 
Record the colours that you see as the temperature increases: 

 

 

 


    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                       Page 4 of 9 

 
 

                                                               

                                                               

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 

                 Sheet 1 (Type 1) 

                 Temperature (C)         Colour                            Comments 

                 16                                                         

                 17                                                         

                 18                                                         

                 19                                                         

                 20                                                         

                 21                                                         

                 22                                                         

                 23                                                         

 

Q5. At what temperature do you start to see some colour (sheet 1)? Does this correspond to the 
predicted temperature (according to table 1)? 

………………………………………………………. 

Q6. Does the scale of colours that you have recorded in the table above match a wavelength scale? 
Why? 

……………………………………………………… 

………………………………………………………. 

Q7. When you take out the liquid crystal sheet from the water bath, does it lose its colour immediately? 
If not, why do you think this happens? 

…………………………………………………  

………………………………………………… 

    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                       Page 5 of 9 

 
 

                                                                

                                                                

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 

Q8. Imagine putting Sheet 1 (Type 1) of liquid crystal in a water bath of which you don’t know the 
temperature. The sheet turns orange. What temperature is the water bath? 

………………………………………………………………….. 

Continue the experiment testing the other liquid crystal sheets you have made.  

‐ Place Sheet 2 in the water bath you have just used (now at 23° C) and increase the temperature so 
that the water gradually reaches 30° C. What happens? Record your observations (use the table below).  

                 Sheet 2 (Type 2) 

                 Temperature (C)         Colour                               Comments 

                 22‐23                                                         

                 23‐24                                                         

                 25                                                            

                 26                                                            

                 27                                                            

                 28                                                            

                 29                                                            

                 30                                                            

 

‐ When the water temperature reaches 30° C, test Sheet 1 (Type 1) again. 

Q9. Can Sheet 1 detect temperatures around 30° C? Why?.................................................................... 

 

Continue the experiment testing the other liquid crystal sheets you have made.  



    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                         Page 6 of 9 

 
 

                                                               

                                                               

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 

‐ Test Sheet 3 (Type 3): Place Sheet 3 in the water bath you have just used (now at 30° C), increase the 
temperature so that the water gradually reaches 35° C. What happens? Record your observations (use 
the table below).  

              Sheet 3 (Type 3) 

              Temperature (C)              Colour                            Comments 

              30                                                              

              31                                                              

              32                                                              

              33                                                              

              34                                                              

              35                                                              

 

‐ Now test Sheet 4 (Type 4): Increase the temperature of the hotplate so that the water temperature 
increases from 35 to 40° C. Record your observations in the table below. 

              Sheet 4 (Type 4) 

               Temperature (C)         Colour                            Comments 

              35                                                          

              36                                                          
 
              37                                                          
 
              38                                                          
 
              39                                                          
 
              40                                                          




    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                       Page 7 of 9 

 
 

                                                               

                                                               

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 

Q10. Was the colour sequence that you observed for Sheet 3 and Sheet 4 the same as for Sheet 1? 
Why/Why not? 

………………………………………………….. 

Q11. When you take out the liquid crystal Sheet 3 or Sheet 4 from the water bath, does it behave like 
Sheet 1? What is the difference? Why? 

………………………………………………….. 

Q12. What type of liquid crystal among the four types that you have would you use for checking 
whether you have a fever? Why? 

………………………………………………….. 

3. Making a liquid crystal room thermometer 
 
Now you can make a liquid crystal room thermometer. You 
can use the liquid crystal sheets made in the previous part 
of  the  experiment.  You  can  make  new  ones  if  necessary. 
Safety note: wear gloves as you make the thermometer. Be 
careful not to squeeze the liquid crystal sheets so that the 
liquid  crystal  is  pressed  outside  the  sheet.  If  this  happens, 
clean immediately with paper.  
 
‐ Write on the white foam the word NANO. You will need to 
“fill” each letter with one liquid crystal sheet, so make sure 
the single letters are large enough (see image). 
 
‐ With a paper cutter, cut the four letters from the foam board.  
 
‐ Attach on the back of each letter one different liquid crystal sheet, following this order: 
 
N – Type 1 
A – Type 2 
N – Type 3 
O – Type 4 
    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                       Page 8 of 9 

 
 

                                                               

                                                               

                NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module) 

 
‐  Secure  each  letter  one  at  a  time,  using  long  pieces  of  clear  contact  paper.  Alternatively  you  can  use 
transparent tape. Make sure that the liquid crystal sheets do not overlap inside the letters. The idea is 
that each letter should contain only one liquid crystal sheet. 
‐  Once  you  have  attached  all  the  liquid  crystals  sheets,  attach  the  white  foam  to  the  black  cardboard 
(placing the side where the sheets are against the black card). 
 
‐ Now you have a room thermometer!  
 
Q13.  Does  your  room  thermometer  show  any  colour?  If  not,  why 
not? 
………………………………….. 
 
 
If you don’t get any response from the thermometer try placing it over a working laptop computer…. It 
will show what we all know, that they heat up! 
 
‐ You can use your thermometer throughout the year. In summer take it outside under the sun, or you 
can place it on the class window. 
 
 
 
 
 
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 
CREDIT:  This  experiment  was  adapted  from  the  activity  “Preparation  of 
Cholesteryl          Ester         Liquid         Crystals”         available           at 
http://mrsec.wisc.edu/Edetc/nanolab/LC_prep/index.htm”  and  from  the  “Exploring 
materials:  Crystal  Liquids”  activity  developed  by  the  NISE  network  (Creative 
Commons  Attribution  ShareAlike  3.0).  The  activity  was  developed  for  the  NISE  Network  with  funding  from  the 
National Science Foundation under Cooperative Agreement #ESI‐0532536. Any opinions, findings, and conclusions 
or recommendations expressed in this report are those of the authors and do not necessarily reflect the views of 
the Foundation. 




    The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme 
                                        (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433 

                                                       Page 9 of 9 

 

Contenu connexe

Plus de NANOYOU

Plus de NANOYOU (20)

Experiment with colorimetric cold nanosensors - Teacher guide (age 14-18)
Experiment with colorimetric cold nanosensors - Teacher guide (age 14-18)Experiment with colorimetric cold nanosensors - Teacher guide (age 14-18)
Experiment with colorimetric cold nanosensors - Teacher guide (age 14-18)
 
Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 14-18)
Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 14-18)Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 14-18)
Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 14-18)
 
Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 14-18)
Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 14-18)Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 14-18)
Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 14-18)
 
Experiment with superhydrophobic materials - Student laboratory worksheet (ag...
Experiment with superhydrophobic materials - Student laboratory worksheet (ag...Experiment with superhydrophobic materials - Student laboratory worksheet (ag...
Experiment with superhydrophobic materials - Student laboratory worksheet (ag...
 
Experiment with superhydrophobic materials - Teacher guide (age 11-13)
Experiment with superhydrophobic materials - Teacher guide (age 11-13)Experiment with superhydrophobic materials - Teacher guide (age 11-13)
Experiment with superhydrophobic materials - Teacher guide (age 11-13)
 
Experiment with colorimetric gold nanosensors - Student laboratory worksheet ...
Experiment with colorimetric gold nanosensors - Student laboratory worksheet ...Experiment with colorimetric gold nanosensors - Student laboratory worksheet ...
Experiment with colorimetric gold nanosensors - Student laboratory worksheet ...
 
Experiment with colorimetric gold nanosensors - Teacher guide (age 11-13)
Experiment with colorimetric gold nanosensors - Teacher guide (age 11-13)Experiment with colorimetric gold nanosensors - Teacher guide (age 11-13)
Experiment with colorimetric gold nanosensors - Teacher guide (age 11-13)
 
Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 11-13)
Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 11-13)Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 11-13)
Experiment with natural nanomaterials - Student laboratory worksheet (age 11-13)
 
Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 11-13)
Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 11-13)Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 11-13)
Experiment with natural nanomaterials - Teacher guide (age 11-13)
 
Application of nanotechnologies: ICT
Application of nanotechnologies: ICTApplication of nanotechnologies: ICT
Application of nanotechnologies: ICT
 
Application of nanotechnologies: energy
Application of nanotechnologies: energyApplication of nanotechnologies: energy
Application of nanotechnologies: energy
 
Application of nanotechnologies: environment
Application of nanotechnologies: environmentApplication of nanotechnologies: environment
Application of nanotechnologies: environment
 
Application of nanotechnologies: Medicine and healthcare
Application of nanotechnologies: Medicine and healthcareApplication of nanotechnologies: Medicine and healthcare
Application of nanotechnologies: Medicine and healthcare
 
Fabrication methods - Nanoscience and nanotechnologies
Fabrication methods - Nanoscience and nanotechnologiesFabrication methods - Nanoscience and nanotechnologies
Fabrication methods - Nanoscience and nanotechnologies
 
Characterization methods - Nanoscience and nanotechnologies
Characterization methods - Nanoscience and nanotechnologiesCharacterization methods - Nanoscience and nanotechnologies
Characterization methods - Nanoscience and nanotechnologies
 
Overview of nanomaterials - Nanoscience and nanotechnologies
Overview of nanomaterials - Nanoscience and nanotechnologiesOverview of nanomaterials - Nanoscience and nanotechnologies
Overview of nanomaterials - Nanoscience and nanotechnologies
 
Fundamental "Nano-effects" - Nanoscience and nanotechnologies
Fundamental "Nano-effects" - Nanoscience and nanotechnologiesFundamental "Nano-effects" - Nanoscience and nanotechnologies
Fundamental "Nano-effects" - Nanoscience and nanotechnologies
 
History of nanotechnologies - Nanoscience and nanotechnologies
History of nanotechnologies - Nanoscience and nanotechnologiesHistory of nanotechnologies - Nanoscience and nanotechnologies
History of nanotechnologies - Nanoscience and nanotechnologies
 
Nanoscience in nature
Nanoscience in natureNanoscience in nature
Nanoscience in nature
 
Introduction to nanoscience and nanotechnologies
Introduction to nanoscience and nanotechnologiesIntroduction to nanoscience and nanotechnologies
Introduction to nanoscience and nanotechnologies
 

Dernier

Activity 01 - Artificial Culture (1).pdf
Activity 01 - Artificial Culture (1).pdfActivity 01 - Artificial Culture (1).pdf
Activity 01 - Artificial Culture (1).pdf
ciinovamais
 
The basics of sentences session 3pptx.pptx
The basics of sentences session 3pptx.pptxThe basics of sentences session 3pptx.pptx
The basics of sentences session 3pptx.pptx
heathfieldcps1
 
Seal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptx
Seal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptxSeal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptx
Seal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptx
negromaestrong
 
1029 - Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf
1029 -  Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf1029 -  Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf
1029 - Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf
QucHHunhnh
 
1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi 6.pdf
1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi  6.pdf1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi  6.pdf
1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi 6.pdf
QucHHunhnh
 

Dernier (20)

Activity 01 - Artificial Culture (1).pdf
Activity 01 - Artificial Culture (1).pdfActivity 01 - Artificial Culture (1).pdf
Activity 01 - Artificial Culture (1).pdf
 
On National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan Fellows
On National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan FellowsOn National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan Fellows
On National Teacher Day, meet the 2024-25 Kenan Fellows
 
Unit-V; Pricing (Pharma Marketing Management).pptx
Unit-V; Pricing (Pharma Marketing Management).pptxUnit-V; Pricing (Pharma Marketing Management).pptx
Unit-V; Pricing (Pharma Marketing Management).pptx
 
The basics of sentences session 3pptx.pptx
The basics of sentences session 3pptx.pptxThe basics of sentences session 3pptx.pptx
The basics of sentences session 3pptx.pptx
 
Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...
Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...
Presentation by Andreas Schleicher Tackling the School Absenteeism Crisis 30 ...
 
How to Give a Domain for a Field in Odoo 17
How to Give a Domain for a Field in Odoo 17How to Give a Domain for a Field in Odoo 17
How to Give a Domain for a Field in Odoo 17
 
Grant Readiness 101 TechSoup and Remy Consulting
Grant Readiness 101 TechSoup and Remy ConsultingGrant Readiness 101 TechSoup and Remy Consulting
Grant Readiness 101 TechSoup and Remy Consulting
 
Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...
Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...
Ecological Succession. ( ECOSYSTEM, B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II, Environmen...
 
Role Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptx
Role Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptxRole Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptx
Role Of Transgenic Animal In Target Validation-1.pptx
 
Sociology 101 Demonstration of Learning Exhibit
Sociology 101 Demonstration of Learning ExhibitSociology 101 Demonstration of Learning Exhibit
Sociology 101 Demonstration of Learning Exhibit
 
Holdier Curriculum Vitae (April 2024).pdf
Holdier Curriculum Vitae (April 2024).pdfHoldier Curriculum Vitae (April 2024).pdf
Holdier Curriculum Vitae (April 2024).pdf
 
Unit-IV; Professional Sales Representative (PSR).pptx
Unit-IV; Professional Sales Representative (PSR).pptxUnit-IV; Professional Sales Representative (PSR).pptx
Unit-IV; Professional Sales Representative (PSR).pptx
 
Seal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptx
Seal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptxSeal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptx
Seal of Good Local Governance (SGLG) 2024Final.pptx
 
TỔNG ÔN TẬP THI VÀO LỚP 10 MÔN TIẾNG ANH NĂM HỌC 2023 - 2024 CÓ ĐÁP ÁN (NGỮ Â...
TỔNG ÔN TẬP THI VÀO LỚP 10 MÔN TIẾNG ANH NĂM HỌC 2023 - 2024 CÓ ĐÁP ÁN (NGỮ Â...TỔNG ÔN TẬP THI VÀO LỚP 10 MÔN TIẾNG ANH NĂM HỌC 2023 - 2024 CÓ ĐÁP ÁN (NGỮ Â...
TỔNG ÔN TẬP THI VÀO LỚP 10 MÔN TIẾNG ANH NĂM HỌC 2023 - 2024 CÓ ĐÁP ÁN (NGỮ Â...
 
2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx
2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx
2024-NATIONAL-LEARNING-CAMP-AND-OTHER.pptx
 
microwave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introductionmicrowave assisted reaction. General introduction
microwave assisted reaction. General introduction
 
Energy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural Resources
Energy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural ResourcesEnergy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural Resources
Energy Resources. ( B. Pharmacy, 1st Year, Sem-II) Natural Resources
 
ComPTIA Overview | Comptia Security+ Book SY0-701
ComPTIA Overview | Comptia Security+ Book SY0-701ComPTIA Overview | Comptia Security+ Book SY0-701
ComPTIA Overview | Comptia Security+ Book SY0-701
 
1029 - Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf
1029 -  Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf1029 -  Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf
1029 - Danh muc Sach Giao Khoa 10 . pdf
 
1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi 6.pdf
1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi  6.pdf1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi  6.pdf
1029-Danh muc Sach Giao Khoa khoi 6.pdf
 

Experiment with liquid crystals - Student laboratory worksheet (age 14-18)

  • 1.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  STUDENT LABORATORY WORKSHEET EXPERIMENT B:  LIQUID CRYSTALS  Student name:……………………  Date:…………………………………..  AIM:  ‐ Understanding of concept of self‐assembly   ‐ Understanding that the way a material behaves at the macroscale is affected by its structure at  the nanoscale  ‐ Learn about liquid crystals and how they work  ‐ Test a real thermotropic liquid crystal and see how its colour changes with temperature    BEFORE YOU FILL IN THIS WORKSHEET:  ‐ read the STUDENT BACKGROUND sheet  ‐ ask your teachers questions if you have any    MATERIALS:  ‐ 4 vials of liquid crystal mixture, each containing a different one  ‐ A water bath (hotplate, Pyrex glass water container half filled with water, thermometer)  ‐ 1 sheet of clear contact paper  ‐ 1 cloth peg  ‐ 1 spatula  ‐ 1 pair of scissors  ‐ 1 sheet black cardboard (A4 size)  ‐ 1 foam sheet (A4 size)  ‐ Gloves  ‐ Protection glasses  ‐ Tissue paper   ‐ A room thermometer  The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 1 of 9   
  • 2.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  SAFETY  NOTE:  The  chemicals  used  in  this  experiment  need  to  be  used  according  to  MSDS  specifications.  Personal  protection must be taken as indicated. As with all chemicals, use precautions. Solids should not be inhaled and contact with  skin, eyes or clothing should be avoided. Wash hands thoroughly after handling. Dispose as indicated. All experiments must  be conducted in the presence of an educator trained for science teaching. All experiments will be carried out at your own  risk.  Aarhus  University  (iNANO)  and  the  entire  NANOYOU  consortium  assume  no  liability  for  damage  or  consequential  losses sustained as a result of the carrying out of the experiments described.   PROCEDURE  1. Prepare four different liquid crystal mixtures  Follow the synthesis procedure as described in the document “synthesis of liquid crystal mixtures” and  prepare four different liquid crystal mixtures according to the table below. Each mixture is expected to  be sensitive to different ranges of temperatures. If not doing the synthesis, get four vials containing the  mixtures from instructor/teacher. Do not inhale content of vials.  Liquid crystal   Cholesteryl oleyl  Cholesteryl  Cholesteryl  Temperature  carbonate  pelargonate  benzoate  (°C)  Type 1  0.65  0.25  0.10  17‐23  Type 2  0.45  0.45  0.10  26.5‐30.5  Type 3  0.40  0.50  0.10  32‐35  Type 4  0.30  0.60  0.10  37‐40    2. Prepare four different liquid crystal sheets  Cut out two pieces of transparent contact paper (about 10x10 cm), peel off the back paper and place on  the laboratory bench. With a spatula place some Type 1 liquid crystal on the centre of the sheet. If the  liquid crystal is very cold and has turned into a solid, heat the vial first with a hairdryer (it should be the  consistency of honey). You will need 2‐3 spatulas of material. Place the second piece of contact paper on  top of the first one, so that the two sticky parts attach to each other. As you do so, gently press the  middle area where the liquid crystal is and distribute evenly. You need to create a thin layer of liquid  The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 2 of 9   
  • 3.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  crystal about 4x4 cm. Do not press too hard, otherwise the material will come  out from the edges. Cut the sheet at the end around the edges. Write with a  permanent marker on the corner of the sheet a number corresponding to the  type of liquid crystal (1 for “Type 1” and so on).    Repeat the same procedure for the 4 types of liquid crystals.   Q1. What is the temperature in the room you are  in?………………………………………….  Q2. Can any of the four liquid crystal mixtures you have made be used for sensing the temperature of  your room? If yes, which one?………………………………………….  …………………………………………………..  3. Now test the four different liquid crystal sheets!  Place the four liquid crystal sheets you have just made on an A4 sheet of white paper. Wait few  seconds. What do you see? Now press with your one finger (wearing gloves) against each of the liquid  crystal sheets. Repeat the experiment putting the sheets on an A4 sheet of black cardboard. In order to  compare the different sheets you should keep the finger on each sheet for the same time. Record your  observations on the table in the next page.    White paper  Black paper  Sheet 1 (Type 1)      Sheet 2 (Type 2)      Sheet 3 (Type 3)      Sheet 4 (Type 4)          The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 3 of 9   
  • 4.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  Q3. Why do you get a different result if you test the liquid crystal sheets against white paper or black  paper?  …………………………………………………..  Q4. Did all the sheets display some colour? If not, why is that? What can you do to make these sheets  display colour?  ……………………………………………………  Now rub your hands and test again each of the sheets. Do you see any difference?  …………………………………………………….      Now turn on the water bath and set it to a water  temperature of 15° C. To be able to see the colour changes,  place an A4 sheet of black cardboard safely behind the  water bath. NB: paper and card should not touch the  hotplate!        Hold the first liquid crystal Sheet 1(type 1) with a clothes peg and immerse it the water bath (see figure  below). Do you see any colour? Now increase the hotplate temperature so that the water reaches 23° C.  Record the colours that you see as the temperature increases:        The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 4 of 9   
  • 5.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  Sheet 1 (Type 1)  Temperature (C)  Colour  Comments  16      17      18      19      20      21      22      23        Q5. At what temperature do you start to see some colour (sheet 1)? Does this correspond to the  predicted temperature (according to table 1)?  ……………………………………………………….  Q6. Does the scale of colours that you have recorded in the table above match a wavelength scale?  Why?  ………………………………………………………  ……………………………………………………….  Q7. When you take out the liquid crystal sheet from the water bath, does it lose its colour immediately?  If not, why do you think this happens?  …………………………………………………   …………………………………………………  The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 5 of 9   
  • 6.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  Q8. Imagine putting Sheet 1 (Type 1) of liquid crystal in a water bath of which you don’t know the  temperature. The sheet turns orange. What temperature is the water bath?  …………………………………………………………………..  Continue the experiment testing the other liquid crystal sheets you have made.   ‐ Place Sheet 2 in the water bath you have just used (now at 23° C) and increase the temperature so  that the water gradually reaches 30° C. What happens? Record your observations (use the table below).   Sheet 2 (Type 2)  Temperature (C)  Colour  Comments  22‐23      23‐24      25      26      27      28      29      30        ‐ When the water temperature reaches 30° C, test Sheet 1 (Type 1) again.  Q9. Can Sheet 1 detect temperatures around 30° C? Why?....................................................................    Continue the experiment testing the other liquid crystal sheets you have made.   The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 6 of 9   
  • 7.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  ‐ Test Sheet 3 (Type 3): Place Sheet 3 in the water bath you have just used (now at 30° C), increase the  temperature so that the water gradually reaches 35° C. What happens? Record your observations (use  the table below).   Sheet 3 (Type 3)  Temperature (C)  Colour  Comments  30      31      32      33      34      35        ‐ Now test Sheet 4 (Type 4): Increase the temperature of the hotplate so that the water temperature  increases from 35 to 40° C. Record your observations in the table below.    Sheet 4 (Type 4)     Temperature (C)  Colour  Comments    35      36        37        38        39        40      The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 7 of 9   
  • 8.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)  Q10. Was the colour sequence that you observed for Sheet 3 and Sheet 4 the same as for Sheet 1?  Why/Why not?  …………………………………………………..  Q11. When you take out the liquid crystal Sheet 3 or Sheet 4 from the water bath, does it behave like  Sheet 1? What is the difference? Why?  …………………………………………………..  Q12. What type of liquid crystal among the four types that you have would you use for checking  whether you have a fever? Why?  …………………………………………………..  3. Making a liquid crystal room thermometer    Now you can make a liquid crystal room thermometer. You  can use the liquid crystal sheets made in the previous part  of  the  experiment.  You  can  make  new  ones  if  necessary.  Safety note: wear gloves as you make the thermometer. Be  careful not to squeeze the liquid crystal sheets so that the  liquid  crystal  is  pressed  outside  the  sheet.  If  this  happens,  clean immediately with paper.     ‐ Write on the white foam the word NANO. You will need to  “fill” each letter with one liquid crystal sheet, so make sure  the single letters are large enough (see image).    ‐ With a paper cutter, cut the four letters from the foam board.     ‐ Attach on the back of each letter one different liquid crystal sheet, following this order:    N – Type 1  A – Type 2  N – Type 3  O – Type 4  The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 8 of 9   
  • 9.       NANOYOU Teacher Training Kit in Nanotechnologies for students aged 14‐18 (Experiment Module)    ‐  Secure  each  letter  one  at  a  time,  using  long  pieces  of  clear  contact  paper.  Alternatively  you  can  use  transparent tape. Make sure that the liquid crystal sheets do not overlap inside the letters. The idea is  that each letter should contain only one liquid crystal sheet.  ‐  Once  you  have  attached  all  the  liquid  crystals  sheets,  attach  the  white  foam  to  the  black  cardboard  (placing the side where the sheets are against the black card).    ‐ Now you have a room thermometer!     Q13.  Does  your  room  thermometer  show  any  colour?  If  not,  why  not?  …………………………………..      If you don’t get any response from the thermometer try placing it over a working laptop computer…. It  will show what we all know, that they heat up!    ‐ You can use your thermometer throughout the year. In summer take it outside under the sun, or you  can place it on the class window.            ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….  CREDIT:  This  experiment  was  adapted  from  the  activity  “Preparation  of  Cholesteryl  Ester  Liquid  Crystals”  available  at  http://mrsec.wisc.edu/Edetc/nanolab/LC_prep/index.htm”  and  from  the  “Exploring  materials:  Crystal  Liquids”  activity  developed  by  the  NISE  network  (Creative  Commons  Attribution  ShareAlike  3.0).  The  activity  was  developed  for  the  NISE  Network  with  funding  from  the  National Science Foundation under Cooperative Agreement #ESI‐0532536. Any opinions, findings, and conclusions  or recommendations expressed in this report are those of the authors and do not necessarily reflect the views of  the Foundation.  The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme  (FP7/2007‐2013) under grant agreement no. 233433  Page 9 of 9