CN117980751A - 电荷量测量方法以及电荷量测量系统 - Google Patents

电荷量测量方法以及电荷量测量系统 Download PDF

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Abstract

一种电荷量测量方法，在被封入了试料(4)的液晶单元(3)中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着试料(4)的一对电极(31)间，该试料是向即使施加电压液晶分子也不旋转的无极性液晶掺入成为测量对象的材料而成的试料，根据由于电压的施加而在一对电极(31)以及试料(4)中流动的电流，对关于成为测量对象的材料的电荷量进行测量。

Description

电荷量测量方法以及电荷量测量系统
技术领域
本公开涉及对关于成为测量对象的材料的电荷量进行测量的电荷量测量方法以及电荷量测量系统。
背景技术
在非专利文献1中公开了一种测量方法，该测量方法是将包含绿色的TADF(Thermally Activated Delayed Fluorescence：热激活延迟荧光)掺杂粉末的二甲苯溶液封入到试验单元，向这个试验单元施加三角波电压并测量电流，从而测量TADF掺杂粉末中包含的杂质离子的量的方法。
在非专利文献2中公开了一种分析方法，该分析方法是将寡核苷酸DNA(deoxyribonucleic acid：脱氧核糖核酸)溶液和液晶溶液混合，并向封入了混合后的溶液的液晶单元施加三角波电压并测量电流，从而分析寡核苷酸DNA的物性的方法。
(现有技术文献)
(非专利文献)
非专利文献1：Inoue M,Oyabu N,Kaneko Y,Kim J-Y,Yang J-H.Correlationbetween ion impurity in thermally activated delayed fluorescence organiclight-emitting diode materials and device lifetime.J.Soc Inf Disp.2020；28(11)；905-910.
非专利文献2：Kazuki Iwabata et al 2013Jpn.J.Appl.Phys.52 097301
发明内容
发明要解决的课题
在上述的非专利文献1、2公开的技术中，均存在关于成为测量对象的材料的电荷量的测量精度不充分这样的课题。
于是，本公开提供一种能够提高关于成为测量对象的材料的电荷量的测量精度的电荷量测量方法以及电荷量测量系统。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的，本发明的一个方式所涉及的电荷量测量方法如下，在被封入了试料的液晶单元中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着所述试料的一对电极间，所述试料是向无极性液晶掺入成为测量对象的材料而成的试料，所述无极性液晶是即使施加电压，液晶分子也不旋转的液晶，根据由于所述电压的施加而在所述一对电极以及所述试料中流动的电流，对关于成为所述测量对象的材料的电荷量进行测量。
为了达到上述目的，本发明的一个方式所涉及的电荷量测量方法如下，在以垂直取向膜来夹着试料的形式而封入了该试料的液晶单元中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着所述试料和所述垂直取向膜的一对电极间，所述试料是向介电各向异性为正的液晶掺入成为测量对象的材料而成的试料，根据由于所述电压的施加而在所述一对电极以及所述试料中流动的电流，对关于成为所述测量对象的材料的电荷量进行测量。
为了达到上述目的，本发明的一个方式所涉及的电荷量测量系统具备电压施加部和测量部。所述电压施加部，在被封入了试料的液晶单元中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着所述试料的一对电极间，所述试料是向无极性液晶掺入成为测量对象的材料而成的试料，所述无极性液晶是即使施加电压，液晶分子也不旋转的液晶。所述测量部，根据由于所述电压的施加而在所述一对电极以及所述试料中流动的电流，对关于成为所述测量对象的材料的电荷量进行测量。
发明效果
通过本公开所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统具有如下的优点，能够提高关于成为测量对象的材料的电荷量的测量精度。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的电荷量测量系统的构成的概要图。
图2是示出实施方式所涉及的制作液晶单元的过程的概要图。
图3是示出实施方式所涉及的液晶单元的概要图。
图4是示出描绘电压(时间)-电流的线状图的一个例子的图，该线状图是测量在向封入了极性液晶的液晶单元施加三角波电压的情况下流动的位移电流而得到的图。
图5是示出描绘电压(时间)-电流的线状图的一个例子的图，该线状图是测量在向封入了无极性液晶的液晶单元施加三角波电压的情况下流动的位移电流而得到的图。
图6是示出实施方式所涉及的电荷量测量方法的一个例子的流程图。
图7是示出实施方式所涉及的通过电荷量测量方法的测量结果的一个例子的图。
图8是将图7所示的测量结果的一个例子的一部分扩大的图。
图9是示出二甲苯中包含的杂质离子的离子量的测量结果的一个例子的图。
图10是示出无极性液晶中包含的杂质离子的离子量的测量结果的一个例子的图。
图11是示出实施方式的第1变形例所涉及的液晶单元的概要图。
图12是示出实施方式的第2变形例所涉及的液晶单元的概要图。
具体实施方式
以下参考附图对实施方式具体地进行说明。
另外，以下将要说明的实施方式均为概括性的或具体的例子。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态等均为一个例子，其主旨并非是对技术方案进行限定。并且，对于以下的实施方式的构成要素中没有记载在最上位概念的独立技术方案的构成要素，作为任意的构成要素来说明。并且，各个图并非是严谨的图示。在各个图中，对于实质上相同的构成赋予相同的符号，并省略或简化重复说明。
图1是示出实施方式所涉及的电荷量测量系统100的构成的概要图。图2是示出实施方式所涉及的制作液晶单元3的过程的概要图。实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100，对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量。具体而言，通过实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100，在被封入了试料4的液晶单元3中，通过对液晶单元3具有的一对电极31施加电压来对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量，该试料4是向无极性液晶6掺入成为测量对象的材料5而成的试料。
如图1所示，电荷量测量系统100具备电压施加部1和测量部2。
电压施加部1被连接在液晶单元3具有的一对电极31(后述)间，向一对电极31间施加周期性地发生变化的电压。在实施方式中，电压施加部1是函数发生器，作为周期性地发生变化的电压而生成三角波电压，并将所生成的三角波电压施加到一对电极31间。作为一个例子，三角波电压的频率是0.01Hz，振幅是±10V。
另外，三角波电压的频率以及振幅均为一个例子，并不限定于此。但是三角波电压的频率，优选的是比较低的频率。这是因为在三角波电压的频率高时，电压的极性在成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51(参照图11)到达绝缘膜32(后述)之前就反转，因此不能测量到作为测量对象的在液晶中移动的杂质离子51所引起的电流。
测量部2根据通过电压施加部1而在一对电极31以及试料4中流动的电流，来对成为测量对象的材料5进行测量。在实施方式中，测量部2具备I-V转换器21和电压计22。I-V转换器21与液晶单元3的一对电极31串联连接，将在一对电极31以及试料4中流动的电流转换为电压。电压计22对通过I-V转换器21而被转换的电压进行测量。换言之，由电压计22测量通过I-V转换器21而被转换的电压，从而测量部2对在一对电极31以及试料4中流动的电流进行测量。
此外，测量部2通过对在一对电极31以及试料4中流动的电流(位移电流)进行测量，从而对成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的离子量进行测量，稍后说明详细内容。
图3是示出实施方式所涉及的液晶单元3的概要图。如图3所示，液晶单元3由一对玻璃基板30、一对电极31、一对绝缘膜32、以及密封剂33构成。在实施方式中，液晶单元3在平面图中是边长为几厘米的正方形的形状。另外，图3中示出了试料4被封入到液晶单元3的状态。
一对电极31均为ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)电极，并且是透明电极。另外，构成一对电极31的材料没有特别限定。例如，一对电极31也可以均为Al(铝)电极。一对电极31中的一方(这里是指上方)的电极31被形成在一对玻璃基板30中的一方(这里是指上方)的玻璃基板30的一表面(这里是指下表面)。并且，一对电极31中的另一方(这里是指下方)的电极31被形成在一对玻璃基板30中的另一方(这里是指下方)的玻璃基板30的一表面(这里是指上表面)。
一对绝缘膜32均为SiN(Silicon nitride：氮化硅)绝缘膜。另外，构成一对绝缘膜32的材料没有特别限定。例如，一对绝缘膜32也可以均为聚酰亚胺(Polyimide)绝缘膜。一对绝缘膜32中的一方(这里是指上方)的绝缘膜32被形成在一对电极31中的一方(这里是指上方)的电极31的一表面(这里是指下表面)。并且，一对绝缘膜32中的另一方(这里是指下方)的绝缘膜32被形成在一对电极31中的另一方(这里是指下方)的电极31的一表面(这里是指上表面)。一对绝缘膜32被配置为夹着用于封入试料4的空间Sp1而相向。因此，一对玻璃基板30以及一对电极31同样被配置为夹着上述空间Sp1而相向。
密封剂33以覆盖上述空间Sp1的方式，被涂布在一对玻璃基板30、一对电极31、以及一对绝缘膜32之间。换言之，由一对玻璃基板30、一对电极31、一对绝缘膜32、以及密封剂33来形成上述空间Sp1。另外，由于一对电极31的每一个的一部分露出到外部，因此电压施加部1以及测量部2能够经由电线与露出的部位电连接。
成为测量对象的材料5是例如作为有机太阳能电池的材料来使用的P3HT(Poly(3-hexylthiophene)：聚三己基噻吩)、或在有机电致发光(electroluminescence)的HTL(HoleTransport Layer：空穴传输层)中使用的材料等有机材料。在实施方式中，成为测量对象的材料5是用于有机电致发光的HTL的材料。另外，成为测量对象的材料5也可以是例如DNA等有机材料，也可以是无机材料。在实施方式中，掺入到无极性液晶6的成为测量对象的材料5是颗粒、粉末、或液体。另外这里所指的液体除了包括溶化了成为测量对象的材料5的溶液之外，也可以包括溶剂为测量对象的材料5本身。
无极性液晶6是即使施加电压，液晶分子也不旋转的液晶。换句话说无极性液晶6也可以称为中性液晶。进一步无极性液晶6是介电各向异性Δε为零或几乎为零的液晶。介电各向异性Δε由液晶分子的轴向的介电常数和与液晶分子的轴向正交的方向的介电常数的差分来表示。在实施方式中，无极性液晶6是含氟的向列液晶(Nematic LiquidCrystal)。更具体而言，在实施方式中，无极性液晶6例如是DIC株式会社生产的型号名为NA-1345的液晶。当然，无极性液晶6并不限定于上述产品的液晶。
在此，关于无极性液晶6与极性液晶的特性的差异，利用图4以及图5来说明。这里说的极性液晶是指，通过施加电压从而液晶分子旋转的液晶。换句话说，极性液晶是介电各向异性Δε为正的液晶或介电各向异性Δε为负的液晶。
图4是示出描绘电压V(时间)-电流I的线状图(V-I曲线)的一个例子的图，该线状图是测量在向封入了极性液晶的液晶单元施加三角波电压的情况下流动的位移电流而得到的图。图5是示出描绘电压V(时间)-电流I的线状图(V-I曲线)的一个例子的图，该线状图是测量在向封入了无极性液晶6的液晶单元施加三角波电压的情况下流动的位移电流而得到的图。在此，封入到液晶单元的只有液晶，液晶中没有掺入成为测量对象的材料5。
在图4中，相对于V轴的倾斜A1的倒数表示极性液晶的电阻值。并且，在图4中，平行四边形形状的线状图的I轴向的纵长A2表示极性液晶的电容。并且，在图4中，平行四边形形状的线状图的I轴向的峰值A3表示极性液晶的开关电压(换句话说，开关电流)。并且，在图4中，从平行四边形形状的线状图突出的凸部A4的面积表示极性液晶中包含的杂质离子51的密度。并且，在图4中，平行四边形形状的线状图的V轴向的横宽A5表示极性液晶中包含的杂质离子51的迁移率。峰值A3、凸部A4、以及横宽A5，不仅出现在第1象限，还出现在第3象限。
如图4所示，在将极性液晶作为溶剂而用在液晶单元的情况下，极性液晶的开关电流(峰值A3)出现在位移电流的测量结果中、且在极性液晶中包含的杂质离子51的物性(凸部A4以及横宽A5)出现在位移电流的测量结果中。因此，在向极性液晶掺入成为测量对象的材料5而成的试料被封入到液晶单元的情况下，在位移电流的测量结果中，不仅出现关于成为测量对象的材料5的物性，还出现极性液晶的物性。
在图5中，相对于V轴的倾斜的倒数表示无极性液晶6的电阻值R。并且，在图5中，平行四边形形状的线状图的上侧的一边表示在施加给液晶单元的电压上升时在液晶单元中流动的电流Ip，平行四边形形状的线状图的下侧的一边表示在施加给液晶单元的电压下降时在液晶单元中流动的电流In。而且，在图5中，平行四边形形状的线状图的I轴向的纵长是上述的电流Ip与电流In的差分ΔI，其表示无极性液晶6的电容。
如图5所示，在将无极性液晶6作为溶剂而用在液晶单元的情况下，由于液晶分子不会因电压的施加而旋转，因此在位移电流的测量结果中不会出现如极性液晶一样的开关电流。并且，在这种情况下无极性液晶6与极性液晶相比纯度高，因此几乎不包含杂质离子51，杂质离子51的物性不会出现在位移电流的测量结果中，或者即使出现也是非常小的。因此，在液晶单元中封入了向无极性液晶6掺入成为测量对象的材料5而成的试料的情况下，在位移电流的测量结果中只会出现关于成为测量对象的材料5的物性。
以下针对液晶单元3的制作方法利用图2以及图3来说明。首先，准备无极性液晶6以及成为测量对象的材料5，向无极性液晶6掺入成为测量对象的材料5来制作试料4。接下来准备液晶单元3，该液晶单元3的空间Sp1为空的，将制作的试料4封入到液晶单元3内。在此，在液晶单元3中的涂布了密封剂33的区域，形成有2个注入孔34。所制作的试料4从这2个注入孔34中的至少一方，利用毛细现象而被封入到液晶单元3内。经过以上的工序，能够制作被封入了试料4的液晶单元3。
<方法>
以下利用图6对实施方式所涉及的电荷量测量系统100的工作即电荷量测量方法进行说明。图6是示出实施方式所涉及的电荷量测量方法的一个例子的流程图。在图6中也包括上述的制作液晶单元3的工序。
首先，将成为测量对象的材料5掺入到无极性液晶6，来制作试料4(步骤S1)。接下来将制作的试料4封入到空间Sp1为空的液晶单元3，来制作被封入了试料4的液晶单元3(步骤S2)。
接下来对液晶单元3进行加热(步骤S3)。在此，直到液晶单元3的周围温度达到大约摄氏60度为止对液晶单元3进行加热。然后，一边加热液晶单元3或在液晶单元3处于高温的环境的状态下，一边由电压施加部1施加电压(这里是指三角波电压)到液晶单元3的一对电极31间(步骤S4)。换言之，在实施方式中，将电压施加到一对电极31间的步骤S4可以在比常温高的温度(这里是指大约摄氏60度)下进行。
这样通过加热液晶单元3，能够降低无极性液晶6的粘度，并且能够提高无极性液晶6中的成为测量对象的材料5的电荷或成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的迁移率。具体而言，离子的迁移率用以下的数学式来表示。在以下的数学式当中，“μ”表示离子的迁移率，“Z”表示离子的价数，“e”表示基本电荷，“η”表示液晶的粘度，“γs”表示离子的斯托克斯半径。
[数学式1]
如上述的数学式所示，当液晶的粘度“η”越小，离子的迁移率即杂质离子51的迁移率就越大。据此，在对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量的步骤S5中，与不加热液晶单元3的情况相比，能够进一步提高关于成为测量对象的材料5的电荷或在成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的电荷量的测量精度。
接下来由测量部2对在液晶单元3的一对电极31以及试料4中流动的电流(位移电流)进行测量，根据测量出的电流来对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量(步骤S5)。
这里利用图7以及图8来说明关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量的具体例子。图7是示出实施方式所涉及的通过电荷量测量方法的测量结果的一个例子的图。图8是将图7所示的测量结果的一个例子的一部分扩大的图。在图7以及图8所示的测量结果中，纵轴表示在一对电极31以及试料4中流动的电流(单位是“pA”)，横轴表示施加到一对电极31间的电压(单位是“V”)。
在图7以及图8中的实线表示关于如下液晶单元3的测量结果，该液晶单元3中封入了将成为测量对象的材料5掺入到无极性液晶6而制作的试料4。并且，在图7以及图8中的点线表示关于仅封入了无极性液晶6的液晶单元3的测量结果。并且，在图7以及图8中的虚线表示关于如下液晶单元3的测量结果，该液晶单元3中封入了将通过升华精制除去了杂质的成为测量对象的材料5掺入到无极性液晶6而制作的试料。不管在哪种试料中，成为测量对象的材料5的浓度均为1wt％。
如图7以及图8中的点线所示，在关于仅封入了无极性液晶6的液晶单元3的测量结果中，没有产生从平行四边形形状的线状图突出的峰值。另一方面，如图7以及图8中的实线所示，在成为测量对象的材料5中包含杂质(包含杂质离子51)的情况下，产生了从平行四边形形状的线状图突出的峰值。换言之，通过计算包括这个峰值的区域(图7中的阴影区域)的面积，就能够测量成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的电荷量，换句话说能够测量杂质离子51的离子量。
进而如图8中的虚线所示，可以知道在对成为测量对象的材料5进行了升华精制的情况下的测量结果中，也产生了从平行四边形形状的线状图突出的峰值。从而通过计算包括这个峰值的区域(图8中的阴影区域)的面积，能够对成为测量对象的材料5中的即便通过升华精制被除去了杂质的情况下仍有稍许残留的杂质离子51的电荷量进行测量，换句话说能够测量杂质离子51的离子量。
<优点>
以下对实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100的优点进行说明。首先对如实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100一样测量关于成为测量对象的材料5的电荷量的技术的背景进行说明。
例如，在有机材料或无机材料中包含杂质离子51的情况下，该杂质离子51有可能对使用有机材料或无机材料的装置(例如太阳能电池等)的特性带来不良影响。因此，在制作装置时，对用于制作装置的有机材料或无机材料中是否包含杂质离子51进行测量变得重要。
在此，作为对成为测量对象的材料5进行分析的方法，已知的是例如HPLC(HighPerformance Liquid Chromatography:高效液相色谱法)等科学分析方法。然而，通过HPLC对成为测量对象的材料5中是否包含杂质离子51进行检测是困难的。
对于此，已知的是通过对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量的电分析方法，来对成为测量对象的材料5是否包含杂质离子51进行检测的方法，例如已经在非专利文献1以及非专利文献2中公开。
如背景技术中所述，在非专利文献1中公开了如下的测量方法，将包含绿色的TADF掺杂粉末的二甲苯溶液封入到试验单元中，对该试验单元施加三角波电压并测量电流，从而测量TADF掺杂粉末中包含的杂质离子的量。然而，在非专利文献1公开的技术中存在的课题是二甲苯溶液自身包含的杂质离子有可能对测量产生影响。以下对其具体地进行说明。
图9是示出在二甲苯中包含的杂质离子的离子量的测量结果的一个例子的图。在图9中纵轴表示杂质离子的离子量，横轴表示时间。在此，杂质离子的离子量以杂质离子的电荷量的总和来表示。如图9所示，在二甲苯中包含的杂质离子的离子量，随着时间经过而发生变化，并且离子量也比较多，例如几pC～几十pC。
因此，即使想利用非专利文献1公开的技术来对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量，但由于测量结果中包括二甲苯所包含的杂质离子的离子量，因此难以高精度地测量关于成为测量对象的材料5的电荷量。并且，在二甲苯中包含的杂质离子的离子量随着时间经过会发生变化，因此难以适用如下的方法，即事先仅对二甲苯的杂质离子的离子量进行测量，然后计算与关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量结果的差分。
对于此，本公开的发明人员发现了如下方案，在向无极性液晶6掺入成为测量对象的材料5的情况下，无极性液晶6是高纯度的液晶并且测量结果不包括开关电流，因此能够仅对成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的电荷量进行测量，换言之能够高精度地检测成为测量对象的材料5中是否包含杂质离子51。
图10是示出在无极性液晶6中包含的杂质离子的离子量的测量结果的一个例子的图。该测量结果是在比常温高的温度(这里是指大约摄氏60度)下进行测量的结果。在图10中纵轴表示杂质离子的离子量，横轴表示时间。在此，杂质离子的离子量以杂质离子的电荷量的总和来表示。如图10所示，无极性液晶中的杂质离子几乎不存在即接近零，并且即便存在极微量的杂质离子，该离子量随着时间经过也几乎没有变动。即无极性液晶6具有关于无极性液晶6的电荷量(这里是指无极性液晶6包含的杂质离子的离子量)随着时间经过而发生的变化在0.1pC以下的纯度。
因此，在实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100中，与将二甲苯用作掺入成为测量对象的材料5的溶剂的情况相比，能够高精度地测量关于成为测量对象的材料5的电荷量(这里是指成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的离子量)。具体而言，在实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100中，能够对成为测量对象的材料5中包含的极微量(例如几pC)的杂质离子51进行测量。
如背景技术中所述，在非专利文献2中公开了如下的分析方法，寡核苷酸DNA溶液与液晶溶液混合，并向封入了混合后的溶液的液晶单元施加三角波电压并测量电流，从而分析寡核苷酸DNA的物性。更具体而言，在非专利文献2中，向介电各向异性Δε为负的液晶掺入寡核苷酸DNA来制作试料，将该试料封入到具有水平取向膜的液晶单元。换言之，在非专利文献2中，通过以水平取向膜来限制由于电压的施加引起的液晶分子的旋转，从而抑制开关电流。
在非专利文献2公开的技术中虽然能够测量寡核苷酸DNA的电荷量，但是由于液晶的纯度比较低，会导致该电荷量的测量值为几百pC，因此难以实现几pC这样的测量精度。因此，在非专利文献2公开的技术中，难以高精度地检测成为测量对象的材料5中是否包含杂质离子51。相对于此，实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100，如上所述能够高精度地检测成为测量对象的材料5中是否包含杂质离子51。
此外，非专利文献2还存在如果不在测量的准备阶段使寡核苷酸DNA扩增就难以测量寡核苷酸DNA的电荷量的课题。另一方面，在本公开的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100中，在成为测量对象的材料5是DNA的情况下，不需要在测量的准备阶段扩增DNA就能够测量DNA的电荷量。
如上所述，实施方式所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统100，与非专利文献1以及非专利文献2公开的技术相比具有能够提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度这样的优点。
(变形例)
以上基于实施方式对本公开所涉及的电荷量测量方法以及电荷量测量系统进行了说明，不过本公开并非受实施方式所限。在不超出本公开的主旨的范围内，将本领域技术人员所能够想到的各种变形执行于实施方式而得到的形式、或对实施方式中的一部分构成要素进行组合而构筑的其他形式也包括在本公开的范围内。
在上述实施方式中，将电压施加到液晶单元3的一对电极31间的步骤S4是在比常温高的温度下进行的，但是不限于此。例如，上述步骤S4可以在常温下进行。
在上述实施方式中，在液晶单元3封入了向无极性液晶6掺入成为测量对象的材料5而成的试料4，但是不限于此。以下关于液晶单元的第1变形例以及第2变形例，分别利用图11以及图12来说明。
图11是示出实施方式的第1变形例所涉及的液晶单元3A的概要图。如图11所示，液晶单元3A中被封入了向介电各向异性Δε为正的液晶6A掺入成为测量对象的材料5而成的试料4A。并且，在液晶单元3A形成有一对垂直取向膜35，以代替一对绝缘膜32。因此，在液晶单元3A中，通过一对垂直取向膜35来限制由于电压的施加引起的液晶6A中的液晶分子的旋转，从而抑制开关电流。
在第1变形例中，若能够使液晶6A的纯度接近于无极性液晶6的纯度，就能够与无极性液晶6的情况同样地提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度。
图12是示出实施方式的第2变形例所涉及的液晶单元3B的概要图。如图12所示，液晶单元3B中被封入了向介电各向异性Δε为负的液晶6B掺入成为测量对象的材料5而成的试料4B。并且，在液晶单元3B形成有一对水平取向膜36，以代替一对绝缘膜32。因此，在液晶单元3B中，通过一对水平取向膜36来限制由于电压的施加引起的液晶6B中的液晶分子的旋转，从而抑制开关电流。
在第2变形例中，与第1变形例同样，若能够使液晶6B的纯度接近于无极性液晶6的纯度时，就能够与无极性液晶6的情况同样地提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度。
在上述实施方式中，电荷量测量方法以及电荷量测量系统100虽然对成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的离子量进行了测量，但是并不限于此。如上所述，例如在成为测量对象的材料5是DNA的情况下，电荷量测量方法以及电荷量测量系统100就对DNA的电荷量进行测量。换言之，电荷量测量方法以及电荷量测量系统100可以用于测量成为测量对象的材料5自身的电荷量，也可以用于测量成为测量对象的材料5中包含的杂质的电荷量。
(总结)
以上所述，本公开所涉及的电荷量测量方法如下，在被封入了试料4的液晶单元3中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着试料4的一对电极31间(步骤S4)，试料4是向无极性液晶6掺入成为测量对象的材料5而成的试料，无极性液晶6是即使施加电压，液晶分子也不旋转的液晶，根据由于电压的施加而在一对电极31以及试料4中流动的电流，对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量(步骤S5)。
据此，由于几乎不存在起因于无极性液晶6的位移电流，因此能够测量仅起因于成为测量对象的材料5的电荷量。换言之，通过上述，与利用无极性液晶6以外的别的溶剂的情况相比，具有能够提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度这样的优点。
此外，在本公开所涉及的电荷量测量方法中，无极性液晶6具有关于无极性液晶6的电荷量随着时间经过而发生的变化在0.1pC以下的纯度。
据此，能够以更高的精度来测量仅起因于成为测量对象的材料5的电荷量，因此具有能够进一步提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度这样的优点。
此外，本公开所涉及的电荷量测量方法如下，在以垂直取向膜35来夹着试料4A的形式而封入了该试料4A的液晶单元3A中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着试料4A和垂直取向膜35的一对电极31间(步骤S4)，试料4A是向介电各向异性为正的液晶6A掺入成为测量对象的材料5而成的试料，根据由于电压的施加而在一对电极31以及试料4A中流动的电流，对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量(步骤S5)。
据此，由于几乎不存在起因于液晶6A的位移电流，因此能够测量仅起因于成为测量对象的材料5的电荷量。换言之，通过上述，与利用无极性液晶6以及液晶6A以外的别的溶剂的情况相比，具有能够提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度这样的优点。
此外，在本公开所涉及的电荷量测量方法中，将电压施加到一对电极31间的步骤S4是在比常温高的温度下进行的(步骤S3)。
据此，能够降低作为试样4的溶剂的液晶的粘度，因此能够提高液晶中存在的成为测量对象的材料5的电荷或成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的迁移率，在结果上具有能够进一步提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度这样的优点。
此外，在本公开所涉及的电荷量测量方法中，对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量的步骤S5是对成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的离子量进行测量的步骤。
据此，由于几乎不存在起因于液晶6A的位移电流，因此能够测量仅起因于成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的电荷量。换言之，通过上述，与利用无极性液晶6以及液晶6A以外的别的溶剂的情况相比，具有能够提高成为测量对象的材料5中包含的杂质离子51的离子量的测量精度这样的优点。
此外，本公开所涉及的电荷量测量系统100具备电压施加部1和测量部2。电压施加部1在被封入了试料4的液晶单元3中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着试料4的一对电极31间，试料4是向无极性液晶6掺入成为测量对象的材料5而成的试料，无极性液晶6是即使施加电压，液晶分子也不旋转的液晶。测量部2根据由于电压的施加而在一对电极31以及试料4中流动的电流，对关于成为测量对象的材料5的电荷量进行测量。
据此，由于几乎不存在起因于无极性液晶6的位移电流，因此能够测量仅起因于成为测量对象的材料5的电荷量。换言之，通过上述，与利用无极性液晶6以外的别的溶剂的情况相比，具有能够提高关于成为测量对象的材料5的电荷量的测量精度这样的优点。
产业上的可利用性
本公开能够适用于例如对关于成为测量对象的材料的电荷量进行测量的方法以及系统。
符号说明
1 电压施加部
2 测量部
21I-V转换器
22电压计
3，3A，3B液晶单元
30 玻璃基板
31 电极
32 绝缘膜
33 密封剂
34 注入口
35 垂直取向膜
36 水平取向膜
4，4A，4B试料
5 成为测量对象的材料
51 杂质离子
6 无极性液晶
6A介电各向异性为正的液晶
6B介电各向异性为负的液晶

Claims (6)

1.一种电荷量测量方法，在该电荷量测量方法中，
在被封入了试料的液晶单元中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着所述试料的一对电极间，所述试料是向无极性液晶掺入成为测量对象的材料而成的试料，所述无极性液晶是即使施加电压，液晶分子也不旋转的液晶，
根据由于所述电压的施加而在所述一对电极以及所述试料中流动的电流，对关于成为所述测量对象的材料的电荷量进行测量。
2.如权利要求1所述的电荷量测量方法，
所述无极性液晶具有关于所述无极性液晶的电荷量随着时间经过而发生的变化在0.1pC以下的纯度。
3.一种电荷量测量方法，在该电荷量测量方法中，
在以垂直取向膜来夹着试料的形式而封入了该试料的液晶单元中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着所述试料和所述垂直取向膜的一对电极间，所述试料是向介电各向异性为正的液晶掺入成为测量对象的材料而成的试料，
根据由于所述电压的施加而在所述一对电极以及所述试料中流动的电流，对关于成为所述测量对象的材料的电荷量进行测量。
4.如权利要求1至3的任一项所述的电荷量测量方法，
将电压施加到所述一对电极间的步骤是在比常温高的温度下进行的。
5.如权利要求1至4的任一项所述的电荷量测量方法，
对关于成为所述测量对象的材料的电荷量进行测量的步骤是对成为所述测量对象的材料中包含的杂质离子的离子量进行测量的步骤。
6.一种电荷量测量系统，具备：
电压施加部，在被封入了试料的液晶单元中，将周期性地发生变化的电压施加到夹着所述试料的一对电极间，所述试料是向无极性液晶掺入成为测量对象的材料而成的试料，所述无极性液晶是即使施加电压，液晶分子也不旋转的液晶；以及
测量部，根据由于所述电压的施加而在所述一对电极以及所述试料中流动的电流，对关于成为所述测量对象的材料的电荷量进行测量。
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