J. Phys. France 36, 603-606 (1975)
DOI: 10.1051/jphys:01975003607-8060300

Sur une éventuelle application de l'effet Mössbauer ou des neutrons a l'étude des interfaces fluides et des smectiques

P.G. De Gennes

Laboratoire de Physique de la Matière Condensée Collège de France, place Marcellin-Berthelot, 75221 Paris Cedex 05, France

Abstract
The spectrum of γ rays emitted from an atom bound to the free surface of a fluid is expected to show a low frequency anomaly associated with the two dimensional character of the capillary waves. This is discussed here a) for liquid metals, where inertial effects should be dominant, b) for viscous fluids, c) for thin films (100 Å) of a liquid above a solid surface. If the anomaly turns out to be visible, it could give some informations on dissipative effects in monomolecular layers at frequencies of the order 108-109 cycles. We also consider the theoretical emission spectrum from a smectic A liquid crystal, where the intensities should be more favorable. Finally, we present some remarks concerning the incoherent, quasi elastic scattering of neutrons by smectics with a scattering vector normal to the layers : the same anomalies are expected and could possibly be seen with present high resolution spectrometers.

Résumé
Le spectre γ émis par un atome radioactif lié à la surface d'un fluide attaché par exemple à une molécule insoluble, doit montrer une anomalie associée au caractère bidimensionnel des ondes capillaires. On discute ici cette anomalie pour divers cas a) métaux liquides (régime inertial b) fluides visqueux, c) films très minces (100 Å) de liquide au-dessus d'un support solide. Si l'anomalie s'avère observable (malgré le faible nombre d'atomes émetteurs), son étude pourrait servir à éclaircir certains mécanismes dissipatifs à haute fréquence dans de tels interfaces. On discute aussi le spectre Môssbauer théorique pour un cristal liquide smectique (qui est un peu analogue à un empilement d'interfaces) avec émission dans la direction normale aux couches ; les problèmes d'intensité sont ici moins sévères. Enfin, on envisage la diffusion incohérente, quasi élastique, des neutrons par un smectique, dans les mêmes conditions : les formules sont les mêmes, mais la gamme de vecteurs d'onde est plus favorable ; l'effet pourrait être observé avec les spectromètres actuels à haute résolution.

PACS
6130 - Liquid crystals.
6815 - Liquid thin films.
6835 - Solid surfaces and solid-solid interfaces: Structure and energetics.
7680 - Mössbauer effect; other gamma-ray spectroscopy.

Key words
liquid crystals -- liquid films -- liquid metals -- liquid surface waves -- monolayers -- Mossbauer effect -- neutron diffraction -- neutron diffraction crystallography