Electro-optical and dielectric properties of photo-ferroelectrics liquid crystals

Ce travail concerne l’étude des effets de la lumière sur les propriétés optiques, électro-optiques et diélectriques d’un cristal liquide pur de la famille azobenzène. Ces études ont été réalisées, en fonction de la température et de l’intensité de la lumière UV, en phase smectique C hélicoïdale (SmC*) qui est photo-ferroélectrique. Les études optiques ont montré que les modifications observées, sous irradiation UV, sont dues à la photo-isomérisation des molécules azobenzène. Le passage de la forme Trans à la forme Cis se traduit par des changements des propriétés physico-chimiques du composé et une diminution de la température de transition haute température SmC*-TGBA. Les études électro-optiques révèlent une forte diminution de la polarisation spontanée Ps et une baisse modérée de l’angle d’inclinaison q. La spectroscopie diélectrique montre que l’amplitude du mode de Goldstone augmente et sa fréquence de relaxation diminue sous irradiation lumineuse. L’exploitation des résultats montre que les évolutions photo-induites des amplitudes et fréquences de relaxation du mode Goldstone sont étroitement liées aux variations de Ps, de µ, de la viscosité rotationnelle °G et de la constante élastique de flexion K3. Dans la seconde partie de ce travail, nous avons quantifié les populations des deux isomères ainsi que les paramètres caractéristiques de leur dynamique sous irradiation à l’aide d’un modèle théorique. D’autre part nous avons montré que les variations des propriétés optiques, électro-optiques et diélectriques sont étroitement liées à la profondeur de pénétration de la lumière incidente dans la cellule. Ces comportements obéissent à une loi de type Beer-Lambert-Bouguer.This work concerns the study of the light effects on the optical, electro-optical and dielectric properties of a pure azobenzene liquid crystal. These studies were carried out, according to temperature and the UV light intensity, in the helicoidal SmC phase which is photo-ferroelectric.The optical studies show that the observed modifications, under UV irradiation, are due to the photo-isomerization of the azobenzene molecules. The transformation from the Trans to Cis form results in changes of the physico-chemical properties and a reduction of the SmC*-TGBA transition temperature Tc.The electro-optical studies reveal a strong decrease of the spontaneous polarization Ps and a moderate one of the tilt angle q. The dielectric spectroscopy studies show that the amplitude of the Goldstone mode increases and the relaxation frequency decreases under irradiation.We show that these variations of the dielectric strength and relaxation frequencies, under UV illumination, are related, at the same time, of the variations of Ps, q , rotational viscosity g G and elastic constant K3. Using a theoretical model, we determine in the second part of this work the populations of the Trans and Cis isomers as well as the characteristic dynamic parameters under irradiation. Finally we show that the variations of the optical, electro-optical and dielectric properties are closely related to the light penetration depth in the cell. Finally we show that the variations of the optical, electro-optical and dielectric properties are closely related to the light penetration depth in the cell. These behaviors obey to a Beer-Lambert law