Les mésophases ou cristaux liquides

Résumé du document

Synthèse sur les mésophases, aussi appelés cristaux liquides. Nous étudions de ce fait les phases lyophobes et thermotropes, ainsi que la structure des mésophases en détails. Des schémas viennent illustrer les propos de l'exposé.

Extraits

[...] Les mésophases ou cristaux liquides L'état mésomorphe présente une organisation intermédiaire entre celle d'un solide monocristallin et celle d'un liquide. Les phases solides ont une périodicité tridimensionnelle stricte alors que, dans les liquides usuels, ni la direction des molécules ni la position de leur centre de gravité ne s'ordonnent. L'état mésomorphe est obtenu à partir du réseau tridimensionnel par l'introduction graduelle de différents types de désordre. Le désordre peut être soit dynamique à la température considérée les molécules tournent ou se translatent rapidement selon certaines directions soit statique. [...]

[...] Les molécules ne possèdent aucun ordre de position : les centres de gravité sont distribués totalement aléatoirement. Néanmoins, une direction d'orientation privilégiée vers laquelle les molécules tendent à pointer est conservée : l'axe directeur. Les mésophases cholestériques Les cristaux liquides cholestériques ou nématiques chiraux sont typiquement composés de molécules mésogènes nématiques contenant un centre chiral qui génère des forces intermoléculaires favorisant l'alignement entre les molécules. Ceci conduit à la formation de structures qui peuvent être visualisées comme un empilement de couches nématiques bidimensionnelles de faible épaisseur où l'axe directeur d'une couche est tourné par rapport à la couche du dessus et du dessous. [...]

[...] Les translations axiales génèrent des états mésomorphes où il existe un axe directeur l'axe de glissement et où subsiste un ordre unidimensionnel. Il existe alors 7 groupes de symétrie à une dimension et donc 7 états mésomorphes. Enfin, pour les translations biaxiales, un désordre supplémentaire est introduit en combinant des processus de désordre translationnel selon deux axes distincts. On obtient ainsi un état mésomorphe où seule une direction d'orientation privilégiée est conservée, mais où la position des centres de gravité des différentes molécules n'appartient à aucune organisation périodique. [...]

[...] Les trois principaux états mésomorphes sont les suivants : - les mésophases smectiques A : l'axe directeur est perpendiculaire au plan smectique, et il n'y a aucun ordre de position particulier dans la couche, - les mésophases smectiques B : l'axe directeur est perpendiculaire au plan smectique mais les molécules s'arrangent en réseau hexagonal dans la couche. - les mésophases smectiques C : les molécules se disposent comme dans un smectique A mais l'axe directeur forme constamment un angle d'inclinaison mesuré par rapport à la normale au plan smectique, Les mésophases nématiques Les phases nématiques (du grec nêma signifiant fil) sont induites par des translations biaxiales. Le désordre rotationnel dû à l'agitation thermique existe toujours. [...]

[...] Phases lyotropes, thermotropes D'une façon générale, l'état mésomorphe est étroitement lié au caractère amphiphile des molécules de surfactant. Les matériaux mésomorphiques se répartissent en deux grandes catégories : - Les mésophases lyotropes : elles sont généralement constituées par des molécules assez longues (lipides, phospholipides, protéines ) en solution dans un substrat liquide qui est, la plupart du temps, de l'eau. Il est possible d'induire des transitions de phase en modifiant la concentration des molécules dans le substrat. Les phases lyotropes constituent un domaine important des cristaux liquides puisque nous les rencontrons dans de nombreux systèmes biologiques. [...]