Films nanométriques de cristaux liquides étudiés par mesure de force SFA et AFM
Auteur / Autrice : | Bruno Zappone |
Direction : | Philippe Richetti, Roberto Bartolino |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie. Physico-chimie de la matière condensée |
Date : | Soutenance en 2004 |
Etablissement(s) : | Bordeaux 1 en cotutelle avec Università degli studi della Calabria |
Partenaire(s) de recherche : | Autre partenaire : Università degli studi della Calabria. Facoltà di scienze matematiche, fisiche e naturali |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
A l'aide a d'un appareil pour la mesure des forces de surface (SFA) et d'un microscope à force atomique en mode ''Spectroscopie de Force'' (SP-AFM) on a considéré des cristaux liquides (CL) nematiques et smectiques confinés dans une épaisseur nanométrique. On a étudié la stratification induite par le confinement dans un CL lyotrope faiblement biréfringent composé de micelles biaxes, organisées en phases nématiques différentes selon la température: calamitique C, biaxe Bx et discotique D. On a caractérisé la stratification en terme d'épaisseur des couches, d'intensité et de portée de l'ordre induit. On observe des variations entre la phase C et D et des plus grandes déviations du comportement théorique dans la phase D que dans la phase C. Pour des CL fortement biréfringents, la méthode interférométrique utilisée couramment pour mesurer l'épaisseur du film (FECO) n'est plus valable. On a developé des outils numériques, permettant d'identifier la conformation du CL dans l'épaisseur à partir des données FECO. On a utilisé ces données comme point de départ pour interpréter les courbes de force obtenues pour des nématiques biphenyls, sujets à différentes conditions d'ancrage: homéotropes, planaires torsadées et hybrides planaire/homéotrope. Les profils de force sont comparés aux courbes théoriques, incluant l'élasticité du nématique et l'énergie d'ancrage aux parois. L'accord est bon dans le cas planaire, si on considère une énergie d'ancrage particulièrement forte. Pour des ancrages hybrides la force ne suit pas le même type de modèle. On n'observe pas la transition d'ancrage vers un état uniforme, prévue pour les petites épaisseurs. On mesure une forte attraction pour une épaisseur d'environ 100 angstroms, probablement liée aux gradients d'ordre dans le confinement. Avec le SP-AFM on a mesuré l'épaisseur et la compressibilité des couches dans des smectiques A et C*, avec une résolution comparable à d'autres techniques plus spécifiques, mais plus lentes et coûteuses.