New structural studies of liquid crystal by reflectivity and resonant X-ray diffraction

Nouvelles études structurales de cristaux liquides par réflectivité et diffraction résonante des rayons X

Paulo Fernandes (1)

1 CRPP - Centre de recherches Paul Pascal

This memory presents three structural studies of smectic Liquid Crystals by reflectivity and resonant diffraction of X-rays. It is divided in five chapters. In the first a short introduction to Liquid Crystals is given. In particular, the smectic phases that are the object of this study are presented. The second chapter is consecrated to the X-ray experimental techniques that were used in this work. The three last chapters present the works on which this thesis can be divided. Chapter three demonstrates on free-standing films of MHPOBC (historic liquid crystal that possesses the antiferroelectric subphases) the possibility to extend the technique of resonant X-ray diffraction to liquid crystals without resonant element. In the fourth chapter the structure of the B2 liquid crystal phase of bent-core molecules (or banana molecules) is elucidated by using resonant X-ray diffraction combined with polarization analysis of the diffracted beam. A model of the polarization of the resonant beam diffracted by four different structures proposed for the B2 phase is developed in this chapter. In the fifth chapter a smectic binary mixture presenting a very original critical point of phase separation is studied by X-ray reflectivity and optical microscopy. A concentration gradient in the direction perpendicular to the plane of the film seems to be induced by the free-standing film geometry. The results of a simplified model of the system are compatible with this interpretation.

Ce mémoire présente trois études structurales de cristaux liquides smectiques par réflectivité et diffraction résonante des rayons X. Il est divisé en cinq chapitres. Dans le premier une succincte introduction aux cristaux liquides est faite. On présente en particulier les phases smectiques qui font objet de nos études. Le second chapitre est consacré aux techniques expérimentales de rayons X utilisées dans les travaux réalisées. Les trois derniers chapitres présentent les travaux dans lesquelles on peut diviser cette thèse. Le chapitre trois démontre, sur des films suspendus de MHPOBC (cristal liquide historique possédant les sous phases antiferroélectriques), la possibilité d'extension de la technique de diffraction résonante des rayons X aux cristaux liquides sans atome résonant. Dans le quatrième chapitre la structure de la phase cristal liquide B2 de molécules à cœur courbé (ou bananes) est élucidée en utilisant la diffraction résonante des rayons X avec analyse de polarisation du faisceau diffracté. Un modèle de la polarisation du faisceau résonant diffracté par quatre différentes structures proposées pour la phase B2 est développé dans ce chapitre. Dans le cinquième chapitre un mélange binaire smectique présentant un point critique de démixtion très original est étudié par réflectivité X et microscopie optique. Un gradient de concentration selon la direction perpendiculaire au plan du film semble être mis en évidence par la géométrie de film suspendu. Les résultats d'un modèle simplifié du système sont compatibles avec cette interprétation.

Mots clés: X-Ray diffraction; Resonant diffraction; Smectic; B2 phase; Binary mixture; Critical point

Mots clés: Diffraction de rayons X; Diffraction résonante; Smectiques; Phase B2; Mélange binaire; Point critique

Domaines: Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]

Paulo Fernandes. Nouvelles études structurales de cristaux liquides par réflectivité et diffraction résonante des rayons X. Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00265389⟩