HIGH FREQUENCY ELECTROHYDRODYNAMICAL INSTABILITIES IN NEMATIC LIQUID CRYSTALS

Résumé
Nous avons mesuré les seuils des instabilités électrohydrodynamiques (EHD) apparaissant dans la texture planaire du cristal liquide nématique MBBA (p-méthoxybenzilidène-p-n-butyl-aniline), au-dessus de la fréquence de relaxation des charges. Nous observons deux instabilités distinctes : un mouvement convectif lent d'écoulement, rendu visible par des mouvements de poussière, sur des distances de l'ordre de l'épaisseur de l'échantillon ; le réseau de lignes serrées de l'instabilité diélectrique, de longueur d'onde de quelques microns, donnant à plus forte excitation les chevrons. A température fixe, l'instabilité convective à un seuil inférieur à celui des lignes diélectriques. Ces deux instabilités restent découplées probablement à cause de leur dépendance spatio-temporelle très différente. A fréquence fixe, la variation en température montre pour le mode convectif une continuité, à T_c (transition nématique-isotrope), avec une instabilité isotrope de type Felici. Au contraire, le seuil des lignes diélectriques diverge à T_c, comme le prévoit le mécanisme de Carr-Helfrich. Nos résultats confirment la validité du modèle de Carr-Helfrich pour l'instabilité EHD de régime diélectrique. La récente affirmation de Barnik et al. que l'instabilité diélectrique de haute fréquence s'expliquait par un modèle de type Felici isotrope pourrait provenir d'une confusion entre les deux types d'instabilités.

Abstract
We have measured the thresholds of the electrohydrodynamic (EHD) instabilities appearing in the planar texture of the nematic liquid crystal MBBA (p-methoxybenzilidene-p-n-butyl-aniline) above the charge relaxation frequency. We observe two distincts instabilities, a slow convective hydrodynamic motion (made visible by dust motion) over distances comparable to the sample thickness, and the much shorter wavelength dielectric stripes (which give rise at higher voltage to the chevrons). At fixed temperature, the convective instability has a lower threshold than the dielectric stripes. These two instabilities are not coupled probably because of their very different spatial and time dependence. For fixed frequency, the temperature dependence of the convective threshold shows a continuity at T_c (nematic to isotropic transition), with an isotropic Felici-like instability. On the contrary, the dielectric threshold diverges below T_c as expected in the Carr-Helfrich mechanism. Our results confirm the Carr-Helfrich mechanism, to explain the dielectric EHD instability. The claim by Barnik et al. that the high frequency EHD dielectric instability is explained by the Felici isotropic mechanism might result from a confusion between the two kinds of instabilities.