Les mésomorphes ou cristaux liquides

Résumé du document

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.

Extraits

[...] 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. [...]

[...] 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. [...]

[...] 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. [...]

[...] 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. [...]

[...] Appelés cristaux liquides en 1889 par Lehmann, Friedel les nomme par la suite états mésomorphes afin d'éviter toute ambiguïté ou controverses inhérentes à un terme comme cristaux liquides ou liquides cristallins mais aussi afin d'indiquer explicitement que leur caractère est bien distinct entre une structure périodique parfaitement ordonnée des cristaux solides et la structure parfaitement désordonnée des amorphes. Les termes cristaux liquides, états mésomorphes, mésophases seront employés indifféremment de manière synonymique. Les mésogènes, qui sont très souvent les molécules de surfactant, désignent les composés générant des mésophases. [...]