Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 36, Numéro C1, Mars 1975
EXPOSÉS et COMMUNICATIONS présentés à la Ve Conférence Internationale sur les Cristaux Liquides / Vth International Liquid Crystal Conference
Page(s) C1-59 - C1-67
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:1975110
EXPOSÉS et COMMUNICATIONS présentés à la Ve Conférence Internationale sur les Cristaux Liquides / Vth International Liquid Crystal Conference

J. Phys. Colloques 36 (1975) C1-59-C1-67

DOI: 10.1051/jphyscol:1975110

NEMATIC ORDER OF A BINARY SYSTEM : MBBA-BIPHENYL

S.A. SHAYA1 and H. YU2

1  The Proctor and Gamble Company, Miami Valley Laboratories, P.O. Box 39175, Cincinnati, Ohio 45247, USA.
2  Department of Chemistry, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA


Résumé
Un système binaire composé d'un solvant nématique (MBBA) et d'un soluté non nématogène (biphényl) est étudié pour son comportement de phase et pour la dépendance du paramètre d'ordre en fonction de la température et de la composition, dans tout le domaine nématique. On prévoit une dépendance linéaire de la température de transition nématique-isotrope en fonction de la concentration du soluté. On utilise la théorie de champ moyen de Mayer et Saupe. On en déduit la relation de correspondance température-concentration pour la spécification de l'ordre nématique. Ces prédictions sont faites avec les hypothèses de mélange athermique des deux constituants, dans la limite de solution diluée, et de dilatation thermique négligeable. On donne le diagramme de phase expérimental. L'hypothèse de mélange athermique est vérifiée sur les données thermiques de DSC. Le paramètre d'ordre est déduit des propriétés optiques anisotropes. La correspondance température-concentration est établie par détermination du paramètre d'ordre en fonction de la composition à température constante, et en fonction de la température à x constant. Enfin on construit la surface d'ordre relative à cette correspondance.


Abstract
A binary system composed of nematogenic solvent (MBBA) and non-nematogenic solute (biphenyl) is investigated for its phase behavior and the dependence of the order parameter on temperature and composition over its entire nematic region. The nematic to isotropie transition temperature is predicted to be a linear function of solute concentration, whereby the dilation effect is shown to be moderated by a measure of orientational anisotropy of the solute molecules, in the context of Maier-Saupe mean field theory. Further, a correspondence relationship between temperature and concentration for the specification of the nematic order parameter is deduced. These predictions are made on the bases of athermal mixing of the two components in the dilute solution limit and of negligible thermal expansion of each component. The experimental phase diagram and justification of athermal mixing from the DSC thermal data are first offered. The order parameter is deduced from the anisotropic optical properties and the correspondence relationship is established by determinations of the order parameter as a function of composition at constant T and of temperature at constant X. Finally, the order surface is constructed from the correspondence relationship.