Dynamics and disorder of nematic liquid crystals on aligning surfaces

par Kostyantyn Slyusarenko

Thèse de doctorat en Milieux denses et matériaux

Sous la direction de Maurizio Nobili et de Yuriy Reznikov.

Le président du jury était Vladimir Lorman.

Le jury était composé de Vladimir Lorman, Christophe Blanc.

Les rapporteurs étaient Ivan Dozov, Slobodan Zumer.

  • Titre traduit

    Etude de la dynamique et du désordre de surface des cristaux liquides nématiques


  • Résumé

    L'objectif de cette thèse est d'étudier la dynamique et le désordre spatial de l'orientation de l'axe facile, d'un cristal liquide nématique. La première partie du manuscrit est consacrée à l'étude de la dynamique de l'axe facile. Cette dynamique est généralement décrite au niveau moléculaire par deux procédés différents impliquant un mécanisme d'adsorption / désorption (AD) à la surface et la relaxation conformationelle d'un polymère. Nous avons élaboré une expérience et un modèle originaux capables de séparer l'influence de ces deux mécanismes microscopiques. Dans la deuxième partie, nous avons caractérisé statistiquement le désordre orientationnel de l'axe de facile pour différentes couches d'ancrage. Le désordre a des propriétés universelles, c'est à dire qu'il est le même sur toutes les surface analysées. Nous avons ensuite construit un modèle basé sur le « quenching » en surface des fluctuations nématique orientationnelles causé par le processus d'AD. Dans la dernière partie, nous avons mis en place une méthode avec une résolution spatiale et temporelle capable de capturer l'orientation moyenne de l'axe facile et sa distribution spatiale en fonction du temps. Nous montrons que le glissement de l'axe facile moyen se produit avec un changement relativement faible de son désordre spatial.


  • Résumé

    The aim of this PhD is to investigate the dynamics and the spatial disorder of the easy axis orientation, in the case of a nematic liquid crystal. The first part of the manuscript is devoted to the study of the easy axis dynamics. This dynamics is usually described at molecular level by two different processes involving adsorption/desorption (AD) at the surface and polymer conformal relaxations. We devise an original experiment and we build a general model able to separate the influence of these two microscopic mechanisms. In the second part, we statistically characterize the orientational disorder of the easy axis in a whole set of different anchoring layers. This disorder is found to have universal properties, i.e. it is the same on all the analyzed layers. We then build up a model based on the surface quenching of the nematic orientational fluctuations due to the AD-process. In the final part, we set up a method with spatial and temporal resolution capturing the average easy axis orientation and its spatial distribution as function of time. We show that the drift of the average easy axis occurs with a relatively small change of its spatial disorder.

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