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Auteur(s)
-
Philippe BAROIS : Docteur ès sciences - Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche scientifique
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’étude des cristaux liquides a commencé entre 1850 et 1880 avec l’observation de substances étranges, d’origine biologique pour la plupart, présentant plusieurs points de fusion. Leur véritable découverte est toutefois attribuée au botaniste autrichien F. Reinitzer qui fut le premier, en 1888, à reconnaître dans l’état fluide opalescent d’un dérivé du cholestérol un nouvel état de la matière. Le physicien allemand O. Lehmann, concepteur du premier microscope polarisant à platine chauffante, proposa le nom de cristal liquide en 1890 et c’est en 1922 que le Français G. Friedel établit la classification et la nomenclature des phases les plus usuelles : états nématique, smectique et cholestérique.
Très active jusqu’en 1930, la recherche sur les cristaux liquides connut un relatif sommeil jusqu’en 1958. Le renouveau et l’essor de la discipline à partir de 1960 sont dus à l’apparition de nouveaux cristaux liquides de synthèse, à l’intérêt théorique suscité par leurs propriétés critiques et structurales variées et surtout à leurs applications technologiques parmi lesquelles les plus réussies sont les affichages.
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Transitions de phases, propriétés critiques
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2. Propriétés structurales
2.1 Mésophase nématique
La mésophase nématique se distingue du liquide par son anisotropie qui se retrouve dans toutes les propriétés tensorielles macroscopiques (susceptibilité magnétique, tenseur diélectrique,...). Ainsi dans un système d’axes où le directeur n a pour coordonnées (0,0,1), le tenseur de la susceptibilité magnétique χij s’écrit pour un état nématique usuel (uniaxe) :
Indépendamment du repère choisi, la différence χ// – χ⊥ , nulle dans le liquide isotrope, caractérise le degré d’ordre nématique tandis que l’orientation du directeur n est celle de l’axe propre du tenseur χij associé à la valeur propre χ// . D’une façon générale, le degré d’organisation d’une phase ordonnée est quantifié par un paramètre d’ordre qui est nul dans la phase désordonnée (ici le liquide isotrope), non nul dans la phase ordonnée (nématique) et d’autant plus grand que l’ordre est important. La symétrie du paramètre d’ordre (scalaire, vectorielle, tensorielle) doit, par ailleurs, refléter la symétrie de la phase ordonnée. La structure nématique est ainsi correctement décrite par le paramètre d’ordre macroscopique Qij construit en retranchant à χij sa partie isotrope :
avec :
- G :
- constante de normalisation de son choix.
On peut également définir un paramètre d’ordre scalaire microscopique S :
...
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Propriétés structurales
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - De GENNES (P.G.), PROST (J.) - The physics of liquid cristals. - 2e Éd. Clarendon Press, Oxford (1993).
-
(2) - CHANDRASEKHAR (S.) - Liquid Crystals. - 2e Éd. Cambridge University Press (1992).
-
(3) - MALTHÈTE (J.), LEVELUT (A.M.), NGUYEN (H.T.) - * - J. Physique Lett. France 46, 875 (1985).
-
(4) - LANDAU (L.), LIFSCHITZ (E.) - Physique statistique. - Éditions MIR, Moscou (1967).
-
(5) - JANNING (J.L.) - * - Appl. Phys. Lett. 21 (1973) 173. URBACH (W.), BOIX (M.) ET GUYON (E.). – Appl. Phys. Lett. 25, 479 (1974).
-
(6) - RENN (S.R.), LUBENSKY (T.C.) - * - Phys. Rev. A38, 2132 (1988).
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