Morphologie et propriétés élastiques de phases hexatiques dans des films monomoléculaires d'acides gras
Résumé
This thesis presents a study of monomolecular films of long-chain fatty acid at the air-water interface, performed mainly with Brewster angle microscopy. this technique allows for a direct visualisation of phase coexistence during first order transitions; moreover, it is sensitive to a possible optical anisotropy of the films. The first part of this thesis consists of a study of the phase diagram of fatty acids which contains mesophases analogous to those found in smectic liquid crystal films. It is shown that, for the transition between two phases, the texture ( the molecular arrangement) of the phases is reversible. Also, information about the order of the phase transition is obtained . In addition, a very weak optical anisotropy due to the rectangular shape of the molecular lattice, is pointed out in two different phases composed of vertically aligned molecules. Then, observations are made of a film adsorbed at the free surface of an aqueous solution of sodium myristate. We study domains of a tilted mesophase containing defect lines of molecular orientation which fluctuate thermally. the tension of these defect lines is determined by measuring the amplitude of their fluctuations. Finally, we study the elastic constants which govern the equilibrium shape and texture of domains of mesophases. on the one hand, we determine the line tension of the interface between a liquid expanded phase and a tilted mesophase from the shape of the domains. Their shape results from the balance between the line tension, which favors circular domains, and dipoles which deforms the domains. surface potential measurements allow for the calculation of the dipolar forces. On the other hand we evaluate, from the texture of other domains of this mesophase, the ratio between the anisotropic line tension and the elasticity of curvature of the molecular orientation
Cette thèse présente une étude de films monomoléculaires d'acides gras à l'interface eau-air, principalement par microscopie à l'angle de Brewster. Cette technique permet l'observation directe des coexistences de phases lors de transitions de phases du premier ordre; de plus elle est sensible à l'anisotropie optique des films. La première partie contient une étude du diagramme de phase des acides gras, qui comporte des mésophases analogues aux phases de cristaux liquides smectiques. Nous avons montré que lors des transitions de phases entre phases denses, la texture (l'arrangement moléculaire)des phases est réversible et nous avons obtenu des informations sur l'ordre des transitions. Nous avons aussi mis en évidence, dans deux phases constituées de molécules verticales, une très faible anisotropie optique due à la forme rectangulaire du réseau moléculaire. Nous avons ensuite étudié une film d'acide myristique adsorbé à la surface d'une solution aqueuse d'acide myristique. Nous avons observé des domaines d'une mésophase "inclinée" contenant des lignes de défauts d'orientationmoléculaire présentant des fluctuations thermiques. La mesure de leur amplitude a permis de déterminer la tension de ces lignes. Nous nous sommes aussi intéressés aux constantes élastiques qui gouvernent la forme et la texture à l'équilibre des domaines de mésophase. Nous avons d'une part déterminé la tension de ligne de l'interface entre une phase liquide et une mésophase "inclinée" en étudiant la forme des domaines. Celle-ci résulte de l'équilibre entre la tension de ligne, qui favorise des domaines circulaires, et les interactions répulsives à longue portée entre dipoles moléculaires, qui forment les domaines. Des mesures de potentiel de surface ont permis de calculer l'intensité des forces dipolaires. d'autre part, la texture d'autre domaines de cette mésophaseinclinée nous a renseigné sur la valeur du rapport entre l'élasticité de courbure de la direction moléculaire et l'anisotropie de la tension de ligne.
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