Lehmann effect in cholesteric liquid crystals

Effets Lehmann dans les cristaux liquides cholestériques

• Auteur / Autrice : Alain Dequidt
• Direction : Patrick Oswald
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : École normale supérieure (Lyon ; 1987-2009)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chiralité

Cristaux liquides

Mots clés libres

Cholestériques compensés

Effet Lehmann

Couplage thermomécanique

Résumé

Les cristaux liquides cholestériques ont généralement une structure en hélice due à la présence de molécules chirales. Dans ces systèmes bien particuliers, on peut observer un couplage thermomécanique linéaire, l’effet Lehmann : un gradient de température exerce un couple sur l’orientation locale des molécules. L’explication de cet effet par Leslie fait intervenir un coefficient phénoménologique n qui ne peut être non nul que si la phase est chirale. Par ailleurs, il existe des cholestériques dits compensés dont la structure en hélice se déroule spontanément à une température particulière, conduisant à une structure non chirale. Dans cette thèse, nous montrons expérimentalement que n n’est pas nul à la température de déroulage de l’hélice. Cela implique que la phase est encore chirale à cette température, point qui était jusqu’alors controversé. De plus les expériences présentées, statiques ou dynamiques,permettent d’estimer l’ordre de grandeur du coefficient n.

Cholesteric liquid cristals usually form a macroscopic helicoidal structuredue to the presence of chiral molecules. In these particular systems, alinear thermomechanical coupling can be observed, called the Lehmanneffect: a temperature gradient is able to generate a torque on the localorientation of the molecules. To explain this effect, Leslie introduced aphenomenological coupling coefficent n, which can be non-zero only ifthe phase is chiral. Moreover, there exist cholesterics called compensated, the helicoidalstructure of which spontaneously unwinds at a particular temperature,leading to a non chiral structure. In this thesis, we show experimentally, that n does not vanish at theunwinding temperature. This implies that the phase is still chiral at thattemperature, a point that was up to now contentious. Furthermore, thestatic and dynamical experiments presented here enable to estimate theorder of magnitude of the coefficient n.