J. Phys. France 41, 1285-1288 (1980)
DOI: 10.1051/jphys:0198000410110128500

Evidence of a tilted columnar structure for mesomorphic phases of benzene-hexa-n-alkanoates

F.C. Frank^{1, 2} et S. Chandrasekhar<sup>1

1</sup>  Raman Research Institute, Bangalore 560080, India
²  Permanent address : H. H. Wills Physics Laboratory, Royal Fort, Tyndall Avenue, Bristol BS8 ITL, England.

Abstract
Optical observations on the mesomorphs of benzene-hexa-n-alkanoates, and their admixtures with benzene, show that the planes of these discotic molecules are not perpendicular to the columns in which they are stacked, as was supposed originally. This evidence comes principally from the occurrence in texture domains of circular bending, between crossed polarizer and analyser, of oblique extinction brushes (i.e., brushes not parallel or perpendicular to polarizer and analyser directions). The obliquity varies from specimen to specimen up to a maximum of about 35°. A tilted stacking, with a tilt angle (for the optic axes of the molecules) of about 35°, will fit all the observations. Four alternative variants of such structures, two with the same tilt axes for all molecules, two with a herring-bone alternation between two orientations of tilt axis, all of which give rectangular pseudo-hexagonal lattices, are discussed. It is shown that the departure from hexagonal axial ratio required by these tilted structures is small enough not to be incompatible with the X-ray diffraction evidence previously interpreted as indicating hexagonal symmetry. These structures allow several different twinning modes, and complex optical features in some domains of circular bending are explicable in terms of these twinnings.

Résumé
Des mesures optiques sur les phases mésomorphes de n-hexa-alcanoates de benzène et leurs mélanges avec du benzène montrent que les plans de ces molécules discoïdes ne sont pas, comme on le croyait jusqu'ici, perpendiculaires à l'axe des colonnes où elles sont empilées. Cette constatation provient essentiellement de l'existence, dans les domaines de texture de courbure circulaire, de pinceaux d'extinction obliques obtenus entre polariseur et analyseur croisés. En effet ces pinceaux ne sont ni parallèles ni perpendiculaires aux directions de l'analyseur et du polariseur, l'inclinaison peut varier d'un spécimen à l'autre jusqu'à un angle maximum de l'ordre de 35°. L'empilement des disques inclinés à un angle d'environ 35° (par rapport à l'axe optique de la molécule) rend compte de toutes les observations. Quatre modèles différents d'une telle structure sont discutés ici : Deux où toutes les molécules ont le même axe d'inclinaison et deux où une succession en arête de poisson des orientations de ces axes est considérée. Tous ces modèles conduisent à un réseau pseudo-hexagonal rectangulaire. Il est montré que la déviation par rapport à la configuration de symétrie axiale ainsi obtenue est suffisamment faible pour ne pas être incompatible avec les résultats de diffraction de R.X. interprétés jusqu'ici par une symétrie hexagonale. Ces structures permettent plusieurs modes de jumelage des molécules qui expliquent les images optiques complexes obtenues dans quelques domaines de courbure circulaire.

PACS
6130E - Experimental determinations of smectic, nematic, cholesteric, and other structures.

Key words
liquid crystals -- organic compounds