MÉSOMORPHE ÉTAT

5.  Cristaux liquides lyotropes

Les états mésomorphes obtenus par le mélange de certaines substances avec des solvants sont appelés cristaux liquides lyotropes. Ces cristaux liquides comprennent toujours deux constituants : un dérivé mésogène et un solvant (généralement de l'eau). Le solvant n'a pas simplement pour effet de « diluer » la phase cristalline liquide, il participe à l'organisation du matériau. Dans le cas de l'eau, le mésogène est généralement une molécule constituant les savons – c'est-à-dire une chaîne paraffinique substituée à son extrémité par un groupement carboxylate :

Les savons sont des composés amphiphiles, ils possèdent simultanément une partie hydrophile avide d'eau (le groupement carboxylate) et une partie hydrophobe (la chaîne hydrocarbonée). Le type d'organisation des cristaux liquides lyotropes est fortement marqué par cette ambivalence : les parties hydrophiles tendent à s'agréger pour former des régions polaires tandis que les composants hydrophobes s'associent pour former des zones apolaires.

Deux types principaux d'organisation sont rencontrés : les phases de symétries lamellaire et cylindrique. L'organisation lamellaire se rencontre déjà dans la forme solide des savons anhydres. Les groupes carboxylate fortement liés à leur contre-ion (généralement un cation alcalin) tapissent l'extérieur des plans formés par les chaînes paraffiniques. Les parties hydrophiles et hydrophobes sont toutes deux cristallisées et figées. Selon la grosseur de la tête polaire, des structures en bicouche ou en monocouche peuvent être observées. En effet, la distance entre les chaînes paraffiniques cristallisées ne peut être supérieure à 0,45 nm. Dans une structure en bicouche, des têtes polaires trop volumineuses conduiraient à des distances interchaînes plus importantes, une structure en monocouche est donc adoptée. En présence d'eau une phase « gel » est obtenue ; les molécules d'eau s'introduisent entre les plans constitués des molécules amphiphiles et les écarte […]