CRISTAUX LIQUIDES
Propriétés physiques remarquables
Les cristaux liquides présentent des propriétés optiques tout à fait inhabituelles qui sont à la base de nombreuses applications.
Les phases nématiques ou smectiques A (dont les molécules sont perpendiculaires au plan des couches) constituent des milieux optiquement uniaxes ; les cholestériques, eux, du fait de leurs structures périodiques, donnent lieu à des réflexions de Bragg dans le domaine des longueurs d'ondes optiques. D'autres milieux manifestent de telles propriétés ; cependant, dans le cas des cristaux liquides, ces propriétés se révèlent au sein d'un milieu fluide et, par conséquent, d'un substrat malléable et très sensible aux perturbations extérieures qui modifient l'ordre orientationnel du milieu. Les cristaux liquides sont ainsi de bons détecteurs optiques de très faibles perturbations (température, champ électrique ou champ magnétique, pression, agent chimique, etc.).
La majeure partie des applications découlent de la propriété originale qu'ont les cristaux liquides d'être facilement orientés par un champ électrique ou magnétique.
Action d'un champ électrique
L'énergie d'un ensemble de molécules soumises à un champ électrique E→ s'écrit :
Cette expression suppose la convention d'Einstein qui consiste à effectuer une sommation sur les indices répétés.
Le moment électrique d'une molécule i a pour expression :
L'orientation coopérative des molécules s'effectue de façon à minimiser la valeur de l'énergie WE. Comme αij est une quantité toujours positive, la valeur WE dépend de l'importance des moments permanents et induits, qui peuvent parfois jouer un rôle antagoniste, d'autant plus que les dépendances fréquentielles et thermiques des contributions permanentes et induites sont très différentes. Suivant les molécules et les conditions expérimentales, on peut donc avoir deux comportements :
– l'alignement des molécules dans la direction du champ électrique (anisotropie diélectrique positive),
– l'alignement des molécules dans la direction perpendiculaire du champ électrique (anisotropie diélectrique négative).
Action d'un champ magnétique
Si l'analyse, pour le champ magnétique H, est en tout point semblable à celle qui vient d'être développée pour le champ électrique, le résultat n'est pas équivalent. L'énergie d'un ensemble de molécules soumises à un champ magnétique s'écrit :
On peut montrer que αMij est une quantité toujours négative (diamagnétisme) et le comportement habituel correspond à l'alignement des molécules dans la direction du champ.
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Écrit par
- Henry GASPAROUX : professeur à l'université de Bordeaux-I
Classification
Pour citer cet article
Henry GASPAROUX. CRISTAUX LIQUIDES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Médias
Passage du solide cristallin au liquide isotrope
Encyclopædia Universalis France
Nématiques et smectiques
Encyclopædia Universalis France
Polymorphisme
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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Voir aussi
- CHAMP ÉLECTRIQUE
- CHAMP MAGNÉTIQUE
- ÉTATS DE LA MATIÈRE
- PHASE TRANSITIONS DE
- ANALYSEUR, optique
- RMN (résonance magnétique nucléaire), physico-chimie
- POLARISEUR, optique
- RÉSONANCE PARAMAGNÉTIQUE ÉLECTRONIQUE (RPE)
- BRAGG LOI DE
- POLYMORPHISME, physique du solide
- THERMOTROPES SUBSTANCES
- SMECTIQUE ÉTAT
- NÉMATIQUE ÉTAT
- BIRÉFRINGENCE
- CHOLESTÉRIQUE ÉTAT
- AFFICHAGE, cristaux liquides
- LYOTROPES SUBSTANCES
