Generalization of Meyer's ferroelectricity to cholesteric phase : electroclinic coupling and prediction of a new ferrocholesteric phase

We present a generalization of Meyer's theory of the trilinear coupling between the smectic layers, the tilt angle of the optical axis with respect to the layer normal and the electric polarization which accounts for the spontaneous ferroelectricity in smectic C* liquid crystals. This coupling allows for the description of the electroclinic effect, i.e. the appearance of a polarization and a tilt angle induced by an external electric field in smectic C*, smectic A and N* (cholesteric) phases. A new “ferrocholesteric” phase is expected between C* and N* phases when the local order is smectic C*-like with a small but non-zero polarization. Eventually, a comparison is made with experimental data available in N* phase. Nous présentons une généralisation de la théorie de Meyer du couplage trilinéaire entre les couches smectiques, l'inclinaison de l'axe optique par rapport à la normale aux couches et la polarisation électrique qui est à l'origine de l'existence d'une phase smectique C* ferroélectrique ainsi que de l'effet électroclinique. Celui-ci décrit l'apparition d'une polarisation et d'un angle d'inclinaison en présence d'un champ extérieur dans les phases smectique C*, smectique A et cholestérique. Nous prévoyons une nouvelle phase “ferrocholestérique” entre le smectique C* et le cholestérique quand l'ordre local est de type C* avec une polarisation macroscopique non nulle. Nous comparons enfin nos prédictions avec les résultats expérimentaux disponibles en phase cholestérique