QUASI ELASTIC RAYLEIGH SCATTERING IN A SMECTIC LIQUID CRYSTAL

Résumé
On a obtenu des échantillons raisonnablement uniformes de smectique C de 4-4' décyloxybenzylidène 3 chloro phénylènediamine (DOBCP) en utilisant des lames frottées et l'influence d'un champ magnétique. En plus de la texture plane décrite par le groupe de Kent nous observons une structure « épi » dans laquelle les plans smectiques sont normaux aux lames. Les deux textures donnent lieu à une forte diffusion Rayleigh que nous étudions au moyen d'un spectromètre a battements lumineux. D'après les règles de sélection observées pour la polarisation de cette lumière Rayleigh, on peut attribuer cette diffusion aux fluctuations de torsion excitées thermiquement des couches smectiuqes, qui sont fortement couplées aux ondes lumineuses, comme l'a prédit de Gennes. Ces fluctuations sont complètement amorties, comme celles qu'on a précédemment observées dans les cristaux liquides nématiques. Pour un vecteur d'onde de diffusion fixé, nous mesurons la dépendance en fonction de la température de τ, le temps de relaxation des fluctuations de torsion des couches : en passant à travers la transition smectique C → nématique, on trouve que τ est quasi continu avec le temps de relaxation des fluctuations angulaires correspondantes du « directeur » dans le nématique. L'autre mode de fluctuations angulaires dans le nématique, qui correspondrait dans le smectique C à une modulation de l'épaisseur des couches, devient gelé à la transition, comme on s'y attend.

Abstract
We have obtained reasonably uniform smectic C samples of 4-4' decyloxybenzylidene 3 chloro phenylenediamine (DOBCP) using rubbed plates and the influence of a magnetic field. In addition to the planar texture described by the Kent Group, we observe an « epi » texture where the smectic planes are normal to the plates. Both texture give rise to a strong Rayleigh scattering that we study with a light beat spectrometer. From the observed polarization selection rules of this Rayleigh light, the scattering can be attributed to thermally excited twist fluctuations of the smectic layers, strongly coupled to the light waves, as predicted by de Gennes. These fluctuations are purely damped, as those previously observed in nematic liquid crystals. For a fixed scattering wave vector, we measure the temperature dependence of τ, the relaxation time of the layer twist fluctuations : going through the smectic C → nematic transition, τ is found quasi continuous with the relaxation time of the corresponding angular fluctuations of the nematic « director ». The other mode of angular fluctuations in the nematic, which would correspond in the smectic C to a thickness modulation of the layers, gets frozen at the transition, as expected.