Theory of magnetic suspensions in liquid crystals

Abstract
The present paper discusses some properties of small, elongated particles suspended in a nematic or cholesteric phase, with low concentrations (typical volume fraction occupied by the particle f 10-3). We find that in most cases the particle axis should be locked and parallel to the local nematic axis n(r). If such colloidal suspensions could be made successfully with magnetic grains, it should be possible to prepare « ferronematics » or « ferrocholesterics », where locally all particles are magnetized in one direction (colinear to n), and also « compensated » materials with no spontaneous magnetization. These three types of samples should all show remarkable distorsions and phase changes in low external fields H. Similar effects are expected under electric fields with colloidal suspensions of polar rod molecules such as helical polypeptides.

Résumé
On discute certaines propriétés de particules petites et allongées, en suspension dans un cristal liquide, à basse concentration (fraction en volume f 10-3). On montre que dans la plupart des cas, la direction des particules ne peut pratiquement pas s'écarter de l'axe nématique local n(r). Si l'on parvenait à préparer de telles suspensions avec des grains magnétiques, on pourrait réaliser des suspensions « ferronématiques » ou « ferrocholestériques» dans lesquelles, localement, tous les grains sont aimantés dans une même direction (parallèle à n) et aussi des matériaux « compensés» sans aimantation spontanée. De telles suspensions devraient montrer des distorsions et des changements de phase remarquables en présence de faibles champs extérieurs H. On attend aussi des phénomènes de ségrégation : les grains tendent à se déplacer vers les régions du spécimen où n est parallèle à H. Des effets analogues, sous champ électrique, pourraient en principe être obtenus avec des suspensions colloidales de macromolécules polaires en bâtonnets, par exemple avec des hélices de polypeptides.