Effect of anchoring on the properties of an antiferroelectric liquid crystal in confined geometry
Effet de l'ancrage sur les propriétés d'un cristal liquide Antiferroélectrique confiné en cellule mince
Résumé
The influence of boundary conditions on macroscopic properties of antiferroelectric liquid crystal cells were studied in 2µm thick planar samples of MHPOBC. The special attention was paid to the transition ferro-antiferroelectric phase. A theoretical analysis shows that in the antiferroelectric phase, ferroelectric (FE) and antiferroelectric (AF) anchorings can be realized (at the same temperature) on the glass plate surface, while in the ferroelectric phase only ferroelectric anchoring is allowed. It means, that we can obtain in some temperature interval in the antiferroelectric phase four different structures (states) combining anchorings on both upper-lower glasses : 1) FE-FE, 2) AF-AF, 3) AF-FE, 4) FE-AF. Two later structures are called mixed structures (states) and are obtained from both homogeneous states by applying an electric impulsion.
In the thesis three experimental methods were used to proof the existence of the mixed state. Namely 1) electro-optical spectroscopy with rotating sample (scanning electro-optical spectroscopy), 2) switching current measurements at extremely low frequencies (from 20mHz) and 3) pyroelectric measurements. The results obtained by these tree methods are complementary and clearly confirm the existents of mixed states.
In the switching experiment the influence of ionic current is important. Therefore one part of the thesis is devoted to the study of ions.
The results of pyroelectric measurements confirm so cooled “surface electroclinic effect” which is observable in the SmA phase close to the transition to the ferroelectric phase. This effect is also an example of the influence of boundary conditions on the sample properties in thin cells.
In the thesis three experimental methods were used to proof the existence of the mixed state. Namely 1) electro-optical spectroscopy with rotating sample (scanning electro-optical spectroscopy), 2) switching current measurements at extremely low frequencies (from 20mHz) and 3) pyroelectric measurements. The results obtained by these tree methods are complementary and clearly confirm the existents of mixed states.
In the switching experiment the influence of ionic current is important. Therefore one part of the thesis is devoted to the study of ions.
The results of pyroelectric measurements confirm so cooled “surface electroclinic effect” which is observable in the SmA phase close to the transition to the ferroelectric phase. This effect is also an example of the influence of boundary conditions on the sample properties in thin cells.
L'influence du confinement sur les propriétés macroscopiques d'un cristal liquide antiferroélectrique (MHPOBC) a été étudiée sur une cellule planaire de 2µm d'épaisseur. Une attention toute particulière a été apportée à la transition de phase ferroélectrique-antiferroélectrique.
Une analyse théorique a montré que deux ancrages distincts, ferroélectrique (FE) et antiferroélectrique (AF), peuvent exister dans la phase antiferroélectrique. La combinaison des ces ancrages (FE) et (AF) avec les surfaces supérieures et inférieures de la cellule autorise quatre structures différentes : 1) FE-FE, 2) AF-AF, 3) AF-FE, 4) FE-AF. Les états 3) et 4) sont appelés états mixtes. Ils peuvent être obtenus par application d'une impulsion électrique sur la cellule.
Trois méthodes expérimentales ont été développées durant cette thèse afin de prouver l'existence des ces états mixtes : 1) spectroscopie électro-optique de balayage, 2) courant de dépolarisation à très basse fréquence (de l'ordre de 20 mHz), 3) mesures de courant pyroélectrique. Les résultats obtenus sont complémentaires et confirment clairement l'existence de ces états.
Une étude complémentaire a montré une très forte influence des ions dans les mesures de courant de dépolarisation.
Les mesures de courant pyroélectrique menées à la transition para-ferro ont également confirmé de précédentes études portant sur l'effet électroclinique de surface. Cet effet est un exemple typique de l'influence des conditions aux limites sur les propriétés générales des échantillons confinés en cellules minces.
Une analyse théorique a montré que deux ancrages distincts, ferroélectrique (FE) et antiferroélectrique (AF), peuvent exister dans la phase antiferroélectrique. La combinaison des ces ancrages (FE) et (AF) avec les surfaces supérieures et inférieures de la cellule autorise quatre structures différentes : 1) FE-FE, 2) AF-AF, 3) AF-FE, 4) FE-AF. Les états 3) et 4) sont appelés états mixtes. Ils peuvent être obtenus par application d'une impulsion électrique sur la cellule.
Trois méthodes expérimentales ont été développées durant cette thèse afin de prouver l'existence des ces états mixtes : 1) spectroscopie électro-optique de balayage, 2) courant de dépolarisation à très basse fréquence (de l'ordre de 20 mHz), 3) mesures de courant pyroélectrique. Les résultats obtenus sont complémentaires et confirment clairement l'existence de ces états.
Une étude complémentaire a montré une très forte influence des ions dans les mesures de courant de dépolarisation.
Les mesures de courant pyroélectrique menées à la transition para-ferro ont également confirmé de précédentes études portant sur l'effet électroclinique de surface. Cet effet est un exemple typique de l'influence des conditions aux limites sur les propriétés générales des échantillons confinés en cellules minces.
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