J. Phys. France 47, 2129-2134 (1986)
DOI: 10.1051/jphys:0198600470120212900

On the validity of the Rapini-Papoular surface anchoring energy form in nematic liquid crystals

G. Barbero et G. Durand

Laboratoire de Physique des Solides, Bât. 510, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
Recent reports have claimed that the simple Rapini-Papoular form for the anchoring energy of nematic liquid crystals is not correct for large distortions. We show that, taking into account the dielectric energy associated with the flexoelectric effect, a reanalysis of the data is consistent with the Rapini-Papoular form. The consideration of flexoelectricity is necessary in most practical cases where the Debye screening length of the material compares to (or is larger than) the surface anchoring energy extrapolation length. Close to the nematic-isotropic transition, another dielectric effect, related to the order-electricity, must also be considered. This effect can justify the functional form proposed in order to interpret the experimental data giving the surface torque vs. tilt angle near the nematic isotropic transition.

Résumé
Dans des travaux récents, on a prétendu que la forme simple de Rapini-Papoular pour l'énergie d'ancrage des cristaux liquides nématiques n'est plus valable pour les grandes déformations. Nous montrons que, si l'on prend en compte l'effet flexoélectrique, les données expérimentales réanalysées restent en accord avec le modèle de Rapini-Papoular. L'effet flexoélectrique doit être considéré dans tous les cas pratiques où la longueur d'écran de Debye du matériau se compare (ou est supérieure) à la longueur d'extrapolation de l'ancrage. Près de la transition nématique-isotrope il faut aussi considérer l'énergie diélectrique associée à la polarisation d'ordre. Cet effet peut justifier la forme fonctionnelle proposée pour interpréter les données expérimentales couple de surface/angle de surface près de la transition nématique-isotrope.

PACS
6130G - Orientational order of liquid crystals; electric and magnetic field effects on order.
7765 - Piezoelectricity and electromechanical effects.

Key words
flexoelectricity -- liquid crystal phase transformations -- nematic liquid crystals