| Numéro |
J. Phys. France
Volume 47, Numéro 4, avril 1986
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| Page(s) | 711 - 718 | |
| DOI | https://doi.org/10.1051/jphys:01986004704071100 | |
DOI: 10.1051/jphys:01986004704071100
Antiferroelectric surface layers in a liquid crystal as observed by synchrotron X-ray scattering
E.F. Gramsbergen1, W.H. de Jeu1 et J. Als-Nielsen21 Solid State Physics Laboratory, Melkweg 1, 9751 EP Groningen, The Netherlands
2 Risø National Laboratory, DK-4000 Roskilde, Denmark
Abstract
The X-ray reflectivity form the surface of a liquid crystal with terminally polar (cyano substituted) molecules has been studied using a high-resolution triple-axis X-ray spectrometer in combination with a synchrotron source. It is demonstrated that at the surface of the smectic A1 phase a few antiferroelectric double layers develop that can be distinguished from the bulk single layer structure. A model is developed that separates the electron density in a contribution from the molecular form factor, and from the structure factor of the mono-and the bilayers, respectively. With only a few adjustable parameters it accounts for the rather complex observed reflection curve. It shows that (i) the first molecular layer has tails up rather than heads up, (ii) the smectic order parameter of the first mono- and bilayer is saturated, (iii) the antiferroelectric bilayering does decay rather abruptly and not exponentially.
Résumé
Nous étudions la réflectivité aux rayons X de la surface d'un cristal liquide dont les molécules ont des groupes terminaux polaires (cyano-); l'instrument est un spectromètre 3 axes à haute résolution combiné à une source de rayonnement synchroton. A la surface de la phase smectique Al, nous observons le développement de quelques doubles couches antiferroélectriques qui peuvent être distinguées de la structure en simples couches du matériau massif. Nous développons un modèle qui sépare la densité électronique en un facteur de forme moléculaire et des facteurs de structures de mono- et bicouches. Avec un nombre restreint de paramètres ajustables, ce modèle rend compte de la courbe de réflexion observée, qui est fort complexe. Il permet de conclure que (i) la première couche moléculaire est disposée avec les queues plutôt que les têtes vers la surface, (ii) le paramètre d'ordre smectique de la première mono- et bicouche est saturé, (iii) l'organisation antiferroélectrique disparait abruptement et non pas exponentiellement.
6130E - Experimental determinations of smectic, nematic, cholesteric, and other structures.
6835 - Solid surfaces and solid-solid interfaces: Structure and energetics.
7780 - Ferroelectricity and antiferroelectricity.
7870C - X-ray scattering.
Key words
antiferroelectricity -- smectic liquid crystals -- surface structure -- X ray reflection -- X ray scattering