Eur. Phys. J. B 5, 99-110 (1998)
https://doi.org/10.1007/s100510050423

Phases hexagonales colonnaires thermotrope et lyotrope : défauts observés par cryofracture et caractère anomal du thermotrope

Thermotropic and lyotropic columnar hexagonal phases: Freeze fracture observations of defects and anomalous character of the thermotropic phase.

¹ Laboratoire des Cristaux Liquides et des Polymères, Département de Physique Faculté des Sciences de Tunis, 1060 le Belvédère, Tunisie
² Laboratoire de Minéralogie-Cristallographie (Laboratoire associé au CNRS (UMR 7509)) , Universités de Paris VI et Paris VII, Tour 16, 4 place Jussieu, Case 115, 75252 Paris Cedex 5, France
³ Section de Recherche, Institut Curie (UMR CNRS 168) , 11 rue Pierre et Marie Curie, 75231, Paris Cedex 05, France

Auteur de correspondance : ^a kleman@lmcp.jussieu.fr

Reçu : 26 Mai 1997
Accepté : 27 Avril 1998 Révisé : 20 Janvier 1998

15 Septembre 1998

Résumé

L'examen au microscope électronique de répliques d'échantillons cryofracturés de deux phases hexagonales colonnaires, l'une lyotrope (phase inverse de l'AOT dans l'eau), l'autre thermotrope (C₈HET) indique de grandes différences entre ces deux systèmes aux échelles microscopiques : les défauts prédominants de la phase lyotrope sont des dislocations vis ; ceux de la phase thermotrope sont des dislocations coin longitudinales. Nous discutons de ces différences, une manière de les interpréter étant la suivante : dans le lyotrope les coefficients de Lamé λ et μ et le module de flexion K₃ ne présenteraient aucune anomalie ; dans le thermotrope le module de cisaillement μ serait dix fois inférieur au module de compressibilité λ, mais K₃ ne serait pas de valeur très différente de celle d'un cristal liquide de petites molécules. Nous présentons dans ce dernier cas une théorie élémentaire des effets attendus, qui pourrait expliquer les résultats anomaux de mesures de K₃ et de la compressibilité longitudinale B_|| (Réf. [10]) sans être en contradiction avec des mesures récentes de K₃ (Réfs. [17,22]). Cette théorie ferait de la phase hexagonale de C₈HET une phase à défauts (dislocations longitudinales) proche de la phase hexatique, tout en s'en différenciant.

Abstract

Electron microscopy observations of replicas of freeze-fractured samples of two columnar hexagonal phases of different nature (a lyotropic one, the inverse AOT in water; a thermotropic one, C₈HET) yield very different results: most defects at microscopic scales are screw dislocations in the lyotropic phase, longitudinal edge dislocations in the thermotropic phase. A possible way to interpret these differences is as follows: in the lyotropic the Lamé coefficients λ and μ and the bend modulus K₃ would not display any anomaly compared to expected values; in the thermotropic the shear modulus μ would be ten times smaller than the compressibility modulus λ, while K₃ would still be comparable to (but larger than) the bend modulus of a small molecules liquid crystal. We present an elementary theoretical model of the latter case which could explain the anomalous measurements of K₃ and of the longitudinal compressibility B_|| (Ref. [10]) without contradicting more recent measurements of (Refs. [17,22]). Essentially, the C₈HET hexagonal phase would be a phase with defects (longitudinal dislocations) akin to an hexatic phase but with some differences.