J. Phys. France 50, 1335-1347 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500110133500

Lα to L3 : a topology driven transition in phases of infinite fluid membranes

G. Porte, J. Appell, P. Bassereau et J. Marignan

Groupe de Dynamique des Phases Condensées, U.S.T.L., place Eugène Bataillon, 34060 Montpellier, France

Abstract
The structure of the anomalous isotropic phase L3 in the system cetylpyridinium chloride/hexanol/brine is discussed on the basis of neutron scattering data. On a local scale, the basic building unit is the same bilayer as in the neighbouring swollen lamellar phase Lα. On a larger scale, the data suggest a bicontinuous topology where the infinite bilayer separates two interwoven equivalent self connected brine domains. It is argued that the Lα to L3 structural transformation is mainly triggered by variations of the saddle splay rigidity K of the bilayer, K being determined by the spontaneous curvature of each constituting monolayer. This plausible mechanism is checked against the general phase behavior of the system and additional light scattering data collected in the L3 phase at various dilutions.

Résumé
La structure de la « phase isotrope anormale » L3 du système cétylpyridinium chlorure/hexanol/eau salée est discutée à partir de données de diffusion de neutrons. A l'échelle locale, l'élément de base est la même bicouche que dans la phase lamellaire gonflée Lα voisine. A plus grande échelle, les données suggèrent une topologie bicontinue où la bicouche infinie sépare deux domaines eau salée équivalents imbriqués l'un dans l'autre. On propose que la transformation de structure de Lα à L3 est principalement contrôlée par la valeur du module de rigidité de courbure gaussienne K, K étant déterminé par la courbe spontanée de chaque monocouche constituant la bicouche. Ce mécanisme plausible est confronté au comportement de phase du système ainsi qu'à l'étude en diffusion de lumière de la phase L3 en fonction de la dilution.

PACS
6120Q - Structure of associated liquids: electrolytes, molten salts, etc..
6112E - Neutron scattering (including small-angle scattering).

Key words
disperse systems -- free energy -- light scattering -- membranes -- neutron diffraction examination of liquids -- phase transformations