Molecular tilt in the smectic C phase : a zigzag model

Inclinaison moléculaire en phase smectique C : le modèle ZIGZAG

Université Paris-Sud, Laboratoire de Physique des Solides, Bât. 510, Université Paris-Sud F 91405 Orsay, France.

Abstract

We have collected data concerning the molecular tilt angle of 4 smectic C compounds, presenting a second order transition to a smectic A phase. We have completed these data by direct measurements, using the conoscopic technique, for the tilt angle of the optical axis, and the X-ray technique, to follow the varying thickness of smectic layers. The comparison of X-rays and optical data shows a discrepancy which becomes very large for the molecules which possess long aliphatic end chains. Resuming an idea from Guillon and Skoulios, we propose a molecular model for the C phase derived from lyotropic systems: the rigid central core, optically anisotropic, imposes the tilt of the optical axis. The melted end chains are on the average closer to the normal to the layers. The rigidity parameter, ratio of the rigid core length to total length of the molecule, will be important to describe the mechanical properties of smectics.

Résumé

Nous avons rassemblé des données concernant l’angle d’inclinaison moléculaire de 4 composés smectiques C qui présentent une transition du second ordre vers une phase smectique A. Nous avons complété ces données par des mesures directes utilisant la technique de la conoscopie, pour l’angle d’inclinaison de l’axe optique, et les rayons X, pour suivre la variation d’épaisseur des couches smectiques. La comparaison des données optiques et rayons X montre une incompatibilité d’autant plus grande que la molécule possède des chaînes aliphatiques plus longues. Reprenant une idée de Guillon et Skoulios, nous proposons pour la phase C un modèle moléculaire inspiré des mésomorphes lyotropes. La partie centrale rigide et optiquement anisotrope impose l’inclinaison de Taxe optique. Les chaînes d’extrémités, fondues, sont en moyenne plus proches de la normale aux couches. Le paramètre de rigidité, rapport de la longueur du corps rigide à la longueur totale de la molécule, sera important pour la description des propriétés mécaniques des smectiques.