Étude des propriétés d'un cristal liquide (8CB) confiné dans des nanopores unidirectionnels

Ce travail est une étude des effets de confinement sur les propriétés d'un cristal liquide thermotrope (le 4-n-octyl-4-biphenylcarbonitrile, 8CB). L'emploi de la forme colonnaire du silicium poreux ainsi que les membranes d'alumine poreuse a permis d'introduire un confinement suivant une direction préférentielle. Nous avons montré par microscopie électronique à balayage que ces deux matériaux poreux présentent une organisation fortement unidirectionnelle de l'ensemble des nanopores (diamètre moyen : 30 nm, longueur 30 m). Le silicium poreux montre d'autre part une morphologie particulièrement désordonnée de la paroi interne des pores qui a permis d'induire des effets de champ aléatoire sur le système confiné. Le polymorphisme et le diagramme de phases du 8CB confiné ont été étudiés par calorimétrie à balayage (DSC), diffusion Raman et par diffraction de neutrons. La séquence de phase du 8CB confiné dans les alumines poreuses reste identique à celle du 8CB massif avec toutefois l existence d une phase cristalline métastable à basses températures. Le 8CB confiné dans le silicium poreux montre un comportement très différent. La présence de désordre aléatoire gelé dans les nanopores empêche la transition N-SmA et laisse place à une mise en ordre progressive d une phase smectique dont l ordre n est plus qu à courte portée. A plus basses températures, le système cristallise dans diverses phases métastables dont l existence n a pu être mis en évidence qu en condition de confinement. L ordre orientationnel des phases confinées a pu être décrit par diffusion Raman et par ellipsométrie spectroscopique. Ces deux techniques nous ont permis de mettre en évidence le fort couplage entre l anisotropie des phases du cristal liquide et la géométrie 1D des nanocanaux. En dernier lieu, nous discutons de la dynamique du 8CB pur et confiné dans le silicium poreux déterminé par la diffusion quasiélastique de neutrons. En situation de confinement, la mobilité des molécules est particulièrement ralentie dès le domaine en température où le système bulk est en phase isotrope, soulignant la profonde perturbation de la dynamique des couches interfaciales.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF