Numéro
J. Phys. Colloques
Volume 37, Numéro C3, Juin 1976
EXPOSÉS et COMMUNICATIONS présentés à la Conférence Européenne sur Les Smectiques Thermotropes et leurs Applications / European Conference on Thermotropic Smectics and their Applications
Page(s) C3-55 - C3-64
DOI https://doi.org/10.1051/jphyscol:1976308
EXPOSÉS et COMMUNICATIONS présentés à la Conférence Européenne sur Les Smectiques Thermotropes et leurs Applications / European Conference on Thermotropic Smectics and their Applications

J. Phys. Colloques 37 (1976) C3-55-C3-64

DOI: 10.1051/jphyscol:1976308

NEUTRON QUASI-ELASTIC SCATTERING STUDY OF ROTATIONAL MOTIONS IN THE SMECTIC C, H AND VI PHASES OF TEREPHTAL-BIS-BUTYL-ANILINE (TBBA)

F. VOLINO1, 2, A. J. DIANOUX1 and H. HERVET3

1  Institut Max von Laue-Paul Langevin, 156 X, 38042 Grenoble Cedex, France
2  Groupe de Dynamique des Phases Condensées, Laboratoire de Cristallographie Université des Sciences et Techniques du Languedoc, place Eugène-Bataillon, 34060 Montpellier, France
3  Collège de France, Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, place Marcelin Berthelot, 75231 Paris, Cedex 05, France


Résumé
On présente une étude des mouvements rotationnels dans les phases smectiques C, H et VI du TBBA, par diffusion quasi élastique, incohérente, de neutrons (NQES). Les spectres expérimentaux sont analysés à l'aide du facteur de structure élastique incohérent (EISF). Pour interpréter sa variation en fonction du moment de transfert neutronique et de la température, on a raffiné le modèle de rotation uniaxiale utilisé précédemment [2] en incluant des fluctuations additionnelles, rapides (échelle de temps : 10-11 s) du grand axe du corps de la molécule. On considère ici les vraies valeurs (plutôt qu'une valeur moyenne) des rayons de gyration autour de cet axe, des différents protons. On trouve qu'un tel modèle décrit de manière satisfaisante les données pour toutes les températures entre 152 °C (SmC) et 94 °C (SmH surfondue). Le paramètre d'ordre de l'axe du corps, défini par S1 = < cos λ > où λ représente l'écart par rapport à la position moyenne, varie de 0,5-0,6 à 152 °C à 0,95 à 94 °C. Le temps de corrélation du mouvement varie de 1 à 3 x 10-11 s dans ce même intervalle de température. A la transition SmH-SmVI, il y a arrêt complet (toujours par rapport à la même échelle de temps) des fluctuations de cet axe et apparition d'un ordre orientationnel pour la rotation autour de cet axe. On discute l'influence sur cette analyse de possibles (rapides) isomérisations du corps. On montre aussi que l'histoire thermique de l'échantillon est un facteur important pour obtenir des résultats reproductibles. Enfin le calcul de I'EISF de quelques modèles discutés dans le texte est présenté dans l'Appendice.


Abstract
A study of rotational motions in the smectic C, H and VI phases of TBBA by means of incoherent neutron quasi-elastic scattering (NQES) is presented. The data are analyzed in terms of the elastic incoherent structure factor (EISF). To interpret its dependence versus neutron momentum transfer and temperature, the simple, uniaxial rotational model used in previous work [2] is refined by including additional, rapid (time scale : 10-11 s) fluctuations of the body long axis. The true gyration radii (rather than an average value) of the various protons are now considered. It is found that this model describes satisfactorily the data for all temperatures between 152 °C (Sm C) and 94°C (supercooled SmH). The order parameter, defined by S1 = < cos λ >, characterizing the axis fluctuations, is found to vary from 0.5-0.6 at 152 °C to ≈ 0.95 at 94 °C. The average reorientational correlation time changes from about 1 to 3 x 10-11 s in this temperature range. At the SmH-SmVI transition, there is complete quenching (on the same time scale) of these fluctuations and the onset of orientational ordering around this axis. The possible influence on this analysis of the body isomerisation is discussed. The thermal history of the sample is shown to be an important factor for obtaining reproducible results. The calculation of the EISF of various rotational models discussed is also presented.