Issue
J. Phys. France
Volume 33, Number 7, juillet 1972
Page(s) 715 - 736
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01972003307071500
J. Phys. France 33, 715-736 (1972)
DOI: 10.1051/jphys:01972003307071500

Recherches sur les textures des états mésomorphes - 2. - Les champs polygonaux dans les cholestériques

Y. Bouligand

Laboratoire de Zoologie de l'Ecole Normale Supérieure, 46, rue d'Ulm, Paris (Ve)


Abstract
Polygonal textures have been examined with the ordinary polarizing microscope and the phase-contrast microscope in mixtures of MBBA (nematic at the room temperature) with small amounts of cholesterol benzoate or Canada balsam. The cholesteric mesophase is arranged in a set of domains which are not exactly focal. The rules of their association differ fundamentally from those classicaly known for smectics. The focal curves belong generally to several imperfect domains and can be conics (Hyperbola segments), but are not reciproquely associated in focal position. The domains enter in contact along conical surfaces, which are not generally of revolution. Rotation-dislocations (+ π and - π) and edge-dislocations occur in certain polygons and at the boundaries of the polygonal fields. In some cases, rotation-dislocations are also focal segments and introduce strong variations of the cholesteric pitch. But there is also a relative maximum of the helical pitch at the level of the classical focal curves. One can see occasionally the presence of a screw-dislocation superimposed on a focal segment. However, there is no evidence of a number of screw-dislocations through the cholesteric periodicity, though their presence could appear necessary. The distribution of the cholesteric axis along straight segments, stretched between focal curves, which are not focal conics, is solenoïdal and leads to screw-dislocations. In fact, the envelopes of cholesteric-axis are not exactly straight segments and are strongly curved in the vicinity of the focal lines and the edge-dislocations. The orientation of the double spirals clearly visible in the polygons is related to the chirality of the cholesteric mesophase. Many morphological details have been worked out. Bifurcations of polygon sides are frequent and are not compatible with the hyperbolic shape. This fact involves also a local variation of the helical pitch. The polygon sides can be interrupted by small quadrilaterals showing a dissymetry related to the helical character of the mesophase. Several kinds of splits or dissociated polygon fields have been analysed (splits with or without chevrons, and with or without rotation-dislocations). In many cases, the interpretation in terms of domain arrangement is not obvious.


Résumé
Des textures polygonales ont été examinées en microscopie à contraste de phase et entre polaroïdes croisés, avec des mélanges de MBBA (nématique à la température ordinaire) et de petites quantités de benzoate de cholestérol ou de baume de Canada. La mésophase cholestérique ainsi obtenue est arrangée selon un ensemble de domaines qui ne sont pas exactement focaux. Leurs règles d'association diffèrent fondamentalement de celles connues classiquement dans les smectiques. Les courbes focales appartiennent généralement à plusieurs domaines imparfaits et peuvent être des coniques (segments d'hyperbole), mais ne sont pas associées de manière biunivoque en position focale. Les domaines rentrent en contact selon des surfaces coniques qui ne sont pas de révolution, en général. Des dislocations de rotation (+ π et - π) et des dislocations-coins interviennent dans certains polygones ainsi que dans les régions qui limitent les champs polygonaux. Dans certains cas, les dislocations de rotation sont en même temps des segments focaux et introduisent de fortes variations du pas cholestérique. Le pas hélicoïdal présente également un maximum relatif au niveau des courbes focales classiques. On peut démontrer dans quelques cas assez exceptionnels l'existence d'une dislocation-vis superposée à un segment focal. Cependant, les préparations ne permettent pas de mettre en évidence un grand nombre de dislocations-vis affectant la périodicité cholestérique, bien que leur présence puisse paraître nécessaire. La distribution des axes cholestériques selon des segments rectilignes, tendus entre des courbes focales qui ne sont pas des coniques focales, est solénoïdale et conduit à des dislocations-vis. En fait, les enveloppes des axes cholestériques ne sont pas exactement rectilignes et sont même fortement recourbées au voisinage des lignes focales et des divers types de dislocations. L'orientation des doubles spirales très visibles dans les polygones est liée à la chiralité de la mésophase cholestérique. De nombreux détails morphologiques ont été élucidés. Des ramifications des côtés des polygones sont fréquentes et ne sont pas compatibles avec leur forme rigoureusement hyperbolique. Ce fait implique également des variations locales du pas cholestérique. Les côtés des polygones peuvent être également interrompus par des petits quadrilatères montrant une dissymétrie liée au caractère hélicoïdal de la mésophase. Plusieurs sortes de fissures ou de champs polygonaux dissociés ont été analysés (fissures avec ou sans chevrons, avec ou sans dislocations de rotation). Dans de nombreux cas, l'interprétation en termes de domaines n'est pas évidente.

PACS
6130 - Liquid crystals.

Key words
crystal morphology -- liquid crystals -- organic compounds