Programare van der Waals interacțiuni complexe cu simetrii în microparticule, folosind lichid de cristalinitate
REZULTATE
comanda de LCs limitează la micrometru scară domenii este controlat de interfacială interacțiuni, elastic energiile încordate membre ale LCs, și topologice defecte care apar în cazul sistemelor continue tulpina de LCs nu poate să satisfacă condițiile la limită (13, 19-21)., A fost raportată o gamă remarcabil de diversă de organizații de LCs în microdroplets, care acoperă LCs achiral și chiral formate din faze organice și apoase (19, 20). Am început studiul nostru prin examinarea comportarii nematic LCs format din amestecuri de 4-ciano-4′-pentylbiphenyl (5CB), reactive mesogen 1,4-bis-2-methylbenzene (RM257) (22), și fotoinițiator 2-dimetoxi-2-phenylacetophenone (DMPA; raportul de masă a amestecului a fost de 10:15:1 RM257:5CB:DMPA) (23, 24)., Ambele nematic 5CB și RM257 au dielectric anizotrop funcțiile de răspuns, cu indici de refracție și statice constante dielectrice de 5CB și RM257 fiind mai mare de-a lungul LC director (detaliate în Materialele Suplimentare).am dispersat amestecul LC în glicerol pentru a forma picături LC de dimensiuni micrometrice având așa-numita configurație bipolară, o configurație cu simetrie quadrupolară și un profil de director LC care converge la polul nord și sud la defecte de suprafață (cunoscute și sub numele de boojums) (Fig. 1C)., Această configurație este în concordanță cu o orientare tangențială a LC la interfața cu glicerol (21). În urma fotopolimerizării, câmpul luminos( Fig . 1A) și micrografe de lumină polarizată (polari încrucișați; Fig. 1B) a confirmat că microparticulele polimerice au păstrat configurația bipolară a picăturilor LC din care s-au format (ilustrat în Fig. 1C). Nu asphericity în formă a fost măsurată în microparticule polimerice, în concordanță cu aceasta energie de LC picături fiind mari în comparație cu elastic energii (23, 24).,
Micrografe reprezentative (A) cu câmp luminos și (B) cu lumină polarizată (săgețile cu două capete arată orientări ale polarizatorilor) ale unei microparticule LC bipolare polimerizate. (C) ilustrarea ordinii interne a microparticulei de la lit. (A) și (B). (D) Micrografia fluorescentă a unei microparticule bipolare polimerizate în prezența coloizilor sondei PS, dar fără adaos de NaCl și (e, colorizat) în prezența coloizilor sondei și a NaCl apos de 10 mM., Cutiile portocalii evidențiază locația a patru coloizi de sondă adsorbiți în focalizare. (E) Inset: tabel de căutare (LUT) pentru micrografia fluorescentă colorizată (ImageJ, „UnionJack”). (F) regiunile de suprafață ale microparticulelor utilizate pentru clasificarea locațiilor coloidale ale sondei pe suprafețele microparticulelor bipolare polimerizate. (G) bare albastre: densități de suprafață normalizate ale coloizilor sondei măsurate pentru a adsorbi pe suprafețele microparticulelor bipolare polimerizate., Datele microparticulelor bipolare au fost calculate din 11 experimente independente, cu 84 microparticule LC polimerizate și 952 coloizi sondă adsorbiți pe suprafețele acestor microparticule. Barele de eroare reprezintă intervale de încredere de 95% pe mediile pentru microparticulele 84. (stele și cercuri) predicții teoretice ale densităților coloidale adsorbite pe suprafețele microparticulelor bipolare, cu o rezistență de ancorare tangențială indicată. Săgețile albe cu un singur cap pe micrografii indică locațiile defectelor de suprafață. Bare de scară, 15 µm (λex = 505 nm, λem = 515 nm).,
Am analizat variația spațială de van der Waals interacțiuni pe suprafețe de polimerizat bipolară microparticule de ireversibil adsorbante PS mici sonda coloizi (1 µm în diametru, impregnate cu un hidrofobe bor dipyrromethene pe bază de fluorofor; urmatoarul compus = 505 nm, λem = 515 nm) pe suprafețele de microparticule., Deoarece rezistența interacțiunilor van der Waals între particule cu raze R1 și R2 ca r1r2 / (r1 + r2) la separații mici (1), prin utilizarea microparticulelor LC cu raze între 20 și 80 µm și a coloizilor sondei PS cu raze de 500 nm, rezistența interacțiunii coloidului sondei a fost proiectată să fie independentă de dimensiunea microparticulelor LC. Am măsurat potențialele zeta ale coloizilor sondei și microparticulelor bipolare în apă pentru a fi -56 ± 1 mV (n = 5) și -49 ± 6 mV (n = 12), respectiv ., În concordanță cu aceste măsurători, în absența electrolitului adăugat în apă, imagistica fluorescentă (Fig. 1D) a arătat că coloizii sondei nu s-au adsorbit pe suprafețele microparticulelor bipolare polimerizate (discuția suplimentară a fluorescenței microparticulelor LC este prezentată în materialele suplimentare)., Taxa de screening realizat prin adaos de clorură de sodiu (NaCl) (concentrație finală de 10 mM) a fost observată pentru a iniția ireversibile heterocoagulation între sonda de coloizi și LC microparticule, în concordanță cu atractive van der Waals interacțiuni care depășesc puterea de electrice dublu strat repulsie (Fig. 1e).în continuare, am cuantificat distribuția spațială a coloizilor sondei adsorbiți pe suprafețele microparticulelor bipolare în prezența NaCl de 10 mM., Numărul total de coloizi de sondă adsorbiți pe microparticule a crescut cu timpul, în concordanță cu un proces de agregare controlat cinetic (vezi mai jos). În consecință, am fixat timpul de adsorbție la 30 min pentru a obține cel mult 25 de coloizi adsorbiți pe microparticulă (densitatea scăzută a coloizilor a minimizat influența interacțiunilor coloid-coloid asupra distribuției spațiale a coloizilor pe fiecare microparticulă). Am cuantificat densitățile areale ale coloidelor sondei adsorbite σi în fiecare din cele șase regiuni definite pe suprafețele microparticulelor LC (Fig., 1F; mai mult de 900 de coloizi de sondă și 80 de microparticule polimerizate au fost utilizate în aceste măsurători; imagini suplimentare prezentate în materialele suplimentare) și au normalizat aceste densități prin densitatea totală a coloizilor sondei, σt. Inspecția Fig. 1g arată că densitățile medii ale coloidelor sondei (σi/σt) adsorbite pe suprafețele microparticulelor bipolare nu sunt uniforme., Mai exact, a fost observat un profil de adsorbție care este simetric față de planul ecuatorial, densitatea areală normalizată a coloizilor sondei fiind cea mai mică în apropierea defectelor de suprafață care marchează polii nord și sud ai microparticulelor. Densitățile de suprafață măsurate în regiunile polare se află în afara distribuției uniforme (densitatea areală normalizată a unității) la un nivel de încredere de 95%, indicând epuizarea densității coloidale adsorbite în apropierea polilor în raport cu distribuția uniformă., În schimb, densitatea coloidală a sondei adsorbite în regiunile ecuatoriale ale microparticulelor a fost măsurată ca fiind aproape de două ori mai mare decât cea a regiunilor polare. Simetria (quadrupolară) a acestui model de sondă coloidală este similară cu simetria ordonării LC în microparticula bipolară.ca experimente de control, am repetat metodele descrise mai sus folosind fie microparticule LC polimerizate în configurație radială, fie microparticule polimerizate după încălzirea LC pentru a forma o fază izotropă. Figura 2 prezintă micrografe reprezentative de câmp luminos (Fig., 2, A și D), micrografe de lumină polarizată (polari încrucișați; Fig. 2, B și E) și ilustrații schematice ale ordonării interne a 5CB / RM257 în cadrul microparticulelor (Fig. 2, C și F). Radial de configurare de microparticule este caracterizat de către autoritățile locale perpendicular (homeotropic) suprafață de aliniere a LC pe întreaga picături de interfață, o orientare care s-a realizat prin adaos de sodiu dodecil sulfat (SDS) în faza apoasă (concentrație finală de 2 mM) înainte de polimerizare., Izotrop microparticule, pregătit prin încălzirea LC amestecul de mai sus nematic-izotrop temperatura de tranziție (~60°C) în glicerină înainte de polimerizare, s-au caracterizat prin absența oricărei birefringența optică după răcire la temperatura camerei (aleatoare rețea de polimer format prin RM257 frustrat aspectul nematic comanda asupra termic de călire la temperatura camerei; vezi Materiale Suplimentare pentru detalii suplimentare). Ambele tipuri de microparticule aveau potențiale zeta care nu puteau fi deosebite de microparticulele bipolare ., Spre deosebire de microparticulele bipolare polimerizate, nu am măsurat nicio variație semnificativă statistic (intervale de încredere de 95%) în densitatea areală a coloizilor sondei adsorbiți pe suprafețele microparticulelor radiale sau izotrope polimerizate (Fig. 2G).
Reprezentant (a și D) și de câmp luminos (B și E) lumină polarizată micrographs (două capete de săgeți arată orientări de filtre de polarizare) de un polimerizat radial LC (a și B) și izotrop (D și E) microparticule., (C și F) ilustrații ale ordinelor interne ale microparticulelor de la literele (A) și (B) și, respectiv, (D) și (E). (G) bare: densitatea normalizată a suprafeței coloizilor sondei PS adsorbite pe suprafețele microparticulelor polimerizate radiale LC (portocaliu) și izotrope (gri). Datele microparticulelor radiale au fost calculate din 12 experimente independente, cu 132 microparticule LC polimerizate și 503 coloizi de sondă adsorbiți. Datele izotrope ale microparticulelor au fost calculate din 20 de experimente independente cu 179 de microparticule polimerizate și 521 de coloizi de sondă adsorbiți., Barele de eroare reprezintă intervale de încredere de 95% pe mediile pentru 132 LC radial și 179 microparticule izotrope. Linia orizontală punctată corespunde unei densități uniforme de adsorbție în toate regiunile de suprafață. Bare de scară, 15 µm.
rezultatele din fig. 1 și 2, atunci când sunt combinate, ne-a condus la ipoteza că structurare spațială de sonda coloizi peste suprafețele bipolară microparticule s-a sculat de la van der Waals interacțiuni care au fost codate de orientare comanda de molecule în bipolară microparticule., Înainte de a dezvolta un model detaliat de van der Waals interacțiuni codificate de către LC microparticule, am estimat ordin de mărime de variație în energie de o sondă coloid interacționează cu o bipolară microparticule prin calcularea mai întâi orientarea dependentă de Hamaker constante pentru interacțiunea dintre un LC slab (cu birefringența de 5CB) cu o izotrop slab (cu proprietăți optice PS) în apă (eq. S1, a se vedea materialele suplimentare pentru informații suplimentare). Am calculat constantele Hamaker să se schimbe de la 1, 7 × 10-20 J la 1.,3 × 10-20 J pe măsură ce orientarea LC în cadrul plăcii LC s-a schimbat de la planar la homeotropic (adică perpendicular). Atunci când a analizat folosind Derjaguin aproximare (1), am calculat van der Waals interacțiuni energetice între 1 µm-diametru sondă de coloid și LC lespede de a schimba de 15 kBT cu orientarea LC . Magnitudinea acestui efect (adică.,, >10 kBT, verificate de mai jos prin experiment) oferă sprijin inițial pentru ipoteza noastră că orientările LCs în microparticule poate fi folosit pentru a codifica variații în van der Waals interacțiuni care sunt suficient de mari pentru a directe de jos în sus ansamblul de sisteme de materie moale.,pentru a dezvolta o predicție cantitativă a variației spațiale a rezistenței interacțiunilor van der Waals pe suprafețele microparticulelor bipolare LC în apă, am calculat mai întâi profilurile directorului LC prin minimizarea contribuțiilor elastice și de suprafață la energia liberă a picăturilor LC din care au fost sintetizate microparticulele polimerice (vezi materialele suplimentare). Pentru aceste calcule, orientarea axei ușoare a LC la suprafața picăturii (adică.,, cea mai mică energie liberă orientare) a fost asumat de a fi tangent și mărime a suprafeței de ancorare de energie, W (energetic pedeapsa asociate cu abateri de nematic director de ușor axa la o picătură de interfață), a fost variat în putere de la 64,5 la 0,6 µN/m, corespunzătoare puternic și slab ancorare, respectiv (Fig. 3, de la A la C)., microparticule element de volum și sonda de coloid, α este unghiul dintre nematic director al unei LC microparticule element de volum și linia care unește centrele de LC microparticule element de volum și sonda de coloid, R(x1) este centru-la-centru distanța între sonda de coloid și LC microparticule element de volum, și Ao și Eu sunt Hamaker constante calculate folosind ordinare indicele de refracție și constanta dielectrică a LC, sau media aritmetică a ordinare și extraordinare indici de refracție și constantele dielectrice, când LC interacționează cu PS, respectiv., Am calculat această cantitate folosind Cuadratura adaptivă cu toleranțe de eroare relative și absolute de 10-5 (figura 3D, 3e, descrisă în detaliu în materialele suplimentare). Inspecția Fig. 3D arată că, pentru intermediar suprafață de ancorare (W = 6.2 µN/m), van der Waals energie de interacțiune coloid-LC microparticule pereche variază de la aproximativ 20 de kBT ca coloid probe suprafața bipolară microparticule (cu o suprafață de separare de 3 nm, corespunzătoare Debye screening lungime)., La aceeași separare de suprafață, magnitudinea absolută a energiei de interacțiune van der Waals în regiunea polară este ~-85 kBT (Fig. 3e).
(a-C) Directorul profile din x-z avion de un bipolară LC microparticule calculate numeric pentru tangențial suprafața ancorarea energiilor de 64,5 µN/m (O), 6.2 µN/m (B), și 0,6 µN/m (C). (D și E) energie de interacțiune atractivă calculată utilizând Eq., 1, fie prin (linii solide) integrarea peste toate elemente de volum de un bipolară microparticule cu intermediar (W = 6.2 µN/m) tangențial de ancorare sau de (linii punctate) aproximarea LC comanda la suprafață cel mai apropiat sonda coloid ca reprezentant al întregului volum, la diferite unghiuri de incidență (β) la o suprafață-la-suprafață de separare, d, de 3 nm (D) și la diverse suprafață-la-suprafață separări de mai sus polul (β = 0°) (E). (D) inserție: ilustrație care arată unghiul de incidență, β. (E) inserție: ilustrația care arată locația coloidului sondei ca separare de la suprafață la suprafață este variată., (F) unghiul mediu calculat al directorului, aeff, prelevat de un coloid sondă în funcție de β și o separare de 10 nm de suprafața microparticulei bipolare. (Linii solide) Rezultatele sunt prezentate pentru suprafața de ancorare energii de 64,5 µN/m (portocaliu), 6.2 µN/m (albastru), și 0,6 µN/m (aur). Constanta Hamaker efectivă corespunzătoare pentru energiile de interacțiune calculate conform Eq. 1 (linii punctate) pentru suprafața de ancorare energii de 64,5 µN/m (roșu), 6.2 µN/m (cyan), și 0,6 µN/m (negru) este, de asemenea, afișate., (F) Inset: ilustrare a ordonării LC în apropierea unui coloid de sondă și a unghiului, α, între un coloid de sondă și directorul LC local.
Pentru a oferi o perspectivă în rezultatele prezentate în Fig. 3, D și E, am caracterizat orientarea medie a LC în apropierea coloidului sondei (aeff; valoarea locală a α este definită în inserția din Fig. 3F) pentru diferitele energii de ancorare a suprafeței (Fig. 3F). Inspecția Fig., 3F arată că pentru solide (solid linia portocalie), intermediar (solid linia albastră) și slab (solid gold line) tangent ancorarea LC la suprafața de microparticule, aeff apropie de 0° când sonda coloid se apropie de fiecare defect de suprafață a bipolară microparticule (β = 0°), indicând faptul că ordinare (minim) indicele de refracție al LC domină van der Waals interacțiuni în regiunile polare., În contrast, în apropiere de regiunile ecuatoriale de microparticule, aeff apropie de 90°, indicând faptul că van der Waals interacțiuni în apropierea ecuatorului reflectă o medie de ordinare și extraordinare indici de refracție al LC. Calitativ, cel mai eficient indicele de refracție, și, respectiv, mai puternic van der Waals interacțiuni, cu experiență de sonda coloizi în regiunea ecuatorială a bipolară microparticule este în concordanță cu observațiile experimentale de mare adsorbit sonda coloid densitate aproape de ecuator (Fig. 1g)., Figura 3F, de asemenea, arată că schimbarea în dielectric funcția de răspuns cu experiență de către o sondă coloid lângă un bipolară microparticule este o funcție puternic de ancorare de energie, cu slabe tangențial suprafața de ancorare oferind o mai treptată variația locală Hamaker constantă de-a lungul bipolară microparticule de suprafață puternic decât tangențial suprafața de ancorare. De asemenea, am constatat că energiile de interacțiune van der Waals calculate de la Eq. 1 au fost bine aproximate prin calcule bazate pe orientările nematogenilor LC la suprafața microparticulelor bipolare (Fig., 3, D și E), în concordanță cu observația noastră că interacțiunile van der Waals sunt deosebit de sensibile la energia de ancorare a suprafeței și, prin urmare, orientarea suprafeței LC (vezi mai jos).
Apoi, am evaluat net interacțiune energetică, φnet, între o sondă coloid și polimerizat bipolară microparticule ca suma de atracție van der Waals și respingătoare electrice dublu strat interacțiuni (1). Am calculat interacțiunea electrică cu două straturi folosind teorii continuum cu o densitate constantă și uniformă a încărcăturii de suprafață la separații infinite (25, 26)., Aceste teorii, care presupun aditivitatea în perechi a volumelor constituente ale fazelor condensate, se descompun pentru coloizi cu dimensiuni de zeci de nanometri (27), dar se dovedesc, în general, a fi aproximări bune pentru microparticule. Interpretăm locațiile coloidale adsorbite observate în experimentele noastre cu NaCl apos de 10 mM pentru a apărea din evenimentele de agregare primară între coloizii sondei și microparticulele LC polimerizate. Atunci când se utilizează o energie de ancorare de W = 6.,2 µN/m, am constatat că φnet valori calculate folosind suprafață potențialul la infinit separarea de -50 mV prezis prezența acestui primar cu minim 10 mM de sare, dar lipsa de ea în apă pură (Fig. 4, A și B). Această valoare a potențialului de suprafață la separare infinită este, de asemenea, în acord cu potențialele Zeta măsurate (vezi mai sus; detalii suplimentare sunt date în materialele suplimentare).
(A și B) energie netă de interacțiune, φnet (W = 6.,2 µN/m), calculată ca o funcție de suprafață-la-suprafață de separare între o sondă coloid și polimerizat bipolară microparticule (A) în prezența apoasă 10 mM NaCl (Debye screening lungime = 3.04 nm) și (B) în absența adăugat săruri. În absența sării adăugate, am măsurat apa pentru a avea o rezistivitate de 0,056 µS/cm la 25°C, din care am calculat lungimea de screening Debye pentru a fi 458 nm (echivalent cu un electrolit 1:1 la concentrația de 440 nM). Orange corespunde coloidului sondei de lângă ecuatorul microparticulei bipolare; albastrul reprezintă o abordare în apropierea polilor., (C) fluxul de coloizi sondă pe suprafețele microparticulelor bipolare, calculat folosind Eq. 2 cu potențiale de suprafață de -50 mV și energiile de ancorare indicate pentru diferite unghiuri de incidență.după cum sa menționat mai sus, observațiile noastre experimentale privind modelarea spațială a coloizilor sondei pe suprafețele microparticulelor LC sunt în concordanță cu un proces controlat cinetic (28, 29)., În consecință, am folosit φnet pentru a evalua un flux de particule, JC, de sonda coloizi pe suprafața fiecărei microparticule asJC=FC1+r2r1∫(1+r2r1)∞D12∞D12(ρ)exp(ϕnet(ρ)kBT)dpp2(2)în cazul în care FC este sonda coloid flux în absența intermoleculare (van der Waals și electrice dublu strat) sau hidrodinamice interacțiuni între sondă coloid (raza, r1) și microparticule (raza, r2), și φnet este scalată de energie termică, kBT, la un adimensional centru-la-centru de separare, ρ (scalate de r1)., Interacțiunile hidrodinamice dintre coloidul sondei și microparticulă au fost încorporate prin calcularea modificărilor ratelor relative de difuzie, D12∞/D12, în funcție de separarea adimensională (vezi materialele suplimentare). Figura 4C arată că sonda coloid fluxuri, calculat pentru o microparticule de suprafață potențialul la infinit separarea de -50 mV și o serie de tangențial suprafața ancorarea energiilor, sunt cele mai ridicate în regiunile ecuatoriale de microparticule, și că variația spațială în sondă coloid flux este mai mare pentru W = 6.2 µN/m.,apoi, am integrat fluxurile coloidale ale sondei în Fig. 4C peste regiunile de suprafață ale microparticulelor definite în Fig. 1F, pentru suprafața potențialul la infinit separarea de -50 mV și puternic (64.5 µN/m), intermediar (6.2 µN/m), slab (0.6 µN/m) tangent LC suprafață de ancorare (vezi Materiale Suplimentare pentru rezultatele acestui proces aplicat intermediare de ancorare). Inspecția Fig. 1g dezvăluie predicțiile noastre bazate pe o ancorare puternică a suprafeței pentru a produce o densitate de suprafață aproape uniformă a coloizilor sondei, în contradicție cu experimentele noastre., Cu toate acestea, previziunile noastre pentru variația spațială a densității de adsorbție coloidală a sondei pe suprafețele microparticulelor cu ancorare tangențială intermediară a suprafeței dau un acord strâns (în intervale de încredere de 95%) cu experimentul (Fig. 1g). Mai exact, regiunea ecuatorială a suprafeței microparticulelor bipolare este decorată cu o densitate de coloizi sondă care este de aproximativ două ori mai mare decât cea a regiunilor polare. În plus, simetria quadrupolară a distribuției coloizilor de sondă adsorbiți este consecventă între experiment și calcul.,pentru a oferi un test suplimentar al ipotezei noastre că interacțiunile van der Waals pot fi codificate de configurațiile interne ale microparticulelor LC, am pregătit microparticule LC cu simetrie dipolară. Profilul director al picăturii LC utilizate în aceste experimente (numită configurație preradială fixată) a fost caracterizat prin alinierea locală homeotropă a suprafeței LC și un defect de suprafață fixat. Această configurație a fost realizată prin adsorbția unui coloid PS pe suprafața microdropletului LC înainte de adăugarea SDS în faza apoasă (concentrația finală de 2 mM; Fig. 5, de la A la D)., După polimerizare, microparticulele preradiale fixate au fost clătite bine cu apă pură pentru a îndepărta SDS de pe suprafețele microparticulelor. Măsurătorile potențiale Zeta ale acestor microparticule au dat valori similare microparticulelor LC bipolare polimerizate (vezi mai sus). Observăm că sonda coloid folosit pentru a fixa defectul de suprafață foto-înălbitori în timpul polimerizării și, astfel, nu afectează statisticile de adsorbție ale coloizilor sondei. Inspecția Fig., 5e arată că microparticulele preradiale fixate codifică, De asemenea, interacțiunile van der Waals care duc la o distribuție neuniformă a densității coloidale a sondei adsorbite. Mai exact, aproape de defectul de suprafață, observăm o creștere a densității coloidale adsorbite care se află în afara unui interval de încredere de 95%. În altă parte, se măsoară o distribuție uniformă a densității coloidale (cu o încredere de 95%).
Reprezentant (A) și de câmp luminos (B) lumină polarizată micrographs (două capete de săgeți arată orientări de filtre de polarizare) de un polimerizat fixate preradial microparticule. (C) ilustrarea ordinii interne a microparticulei de la lit. (A) și (B). (D) sistem de coordonate utilizat pentru a caracteriza localizarea coloizilor adsorbiți pe suprafețele microparticulelor preradiale polimerizate fixate. (E) bare: densități de suprafață normalizate ale coloizilor sondei PS măsurate pentru a adsorbi pe suprafețele microparticulelor preradiale polimerizate fixate., Datele microparticulelor preradiale fixate au fost calculate din 46 de experimente independente cu 121 de microparticule LC polimerizate și 493 de coloizi de sondă adsorbiți. Barele de eroare reprezintă intervale de încredere de 95% pe mediile pentru microparticulele 121 LC. Triunghiuri: densitatea coloidală calculată pe microparticule preradiale fixate, evaluată folosind o rezistență puternică de ancorare homeotropică. Săgețile cu un singur cap pe micrografii indică locațiile defectelor de suprafață. Bare de scară, 15 µm.,
În absența unui PS coloid adsorbit la suprafața LC picături, de 2 mM SDS s-a observat că LC picături de a adopta configurații radiale. Interpretăm acest rezultat pentru a indica faptul că orientarea LC la suprafața picăturilor preradiale fixate înainte de polimerizare corespunde unei ancorări homeotropice puternice. Am comparat rezultatele experimentale obținute cu microparticule preradiale fixate (Fig., 5e) la densitățile de adsorbție coloidale calculate utilizând o varietate de energii de ancorare a suprafeței și potențiale de suprafață la separare infinită (a se vedea materialele suplimentare). Am constatat că predicțiile bazate pe potențialele de suprafață de -50 mV și ancorarea homeotropică puternică (W = 0.66 mN/m) au fost unice în potrivirea rezultatelor noastre experimentale (Fig. 5e). Densitatea mare de adsorbție coloidală observată în apropierea defectului de suprafață este cauzată de interacțiunile van der Waals generate de orientarea aproape tangențială a LC chiar sub suprafața microparticulei ., Simetria dipolară a profilurilor de adsorbție coloidală prezise și măsurate prezentată în Fig. 5E contrastează cu quadropolari simetria profilurile măsurate cu bipolara microparticule, oferind sprijin suplimentar pentru concluzia că manipularea LC comanda în termen de microparticule oferă un versatil mijloc pentru modelul van der Waals interacțiuni pe suprafețe de microparticule.