J. Phys. France 38, 809-816 (1977)
DOI: 10.1051/jphys:01977003807080900

The problem of orientational order in tilted smectic phases : a high resolution neutron quasi-elastic scattering study

A.J. Dianoux¹, H. Hervet² et F. Volino<sup>3

1</sup>  Institut Laue-Langevin, 156X, 38042 Grenoble Cedex, France
²  Laboratoire de la Matière Condensée, Collège de France, place Marcelin-Berthelot, 75231 Paris Cedex 05, France
³  Institut Laue-Langevin, 156X, 38042 Grenoble Cedex, France and Groupe de Dynamique des Phases Condensées, Laboratoire de Cristallographie U.S.T.L., place E. Bataillon, 34060 Montpellier Cedex, France

Abstract
High resolution neutron quasi-elastic scattering data in the supercooled smectic H, smectic VI and smectic VII phases of terephtal-bis-butyl-aniline - TBBA - are presented. The elastic incoherent structure factor - EISF - and the line shapes are analyzed in terms of models permitting orientational ordering around the long axis. The conclusions are : (i) In the H phase, the molecules rotate uniformly around their long axis, on a time scale of 10 -11 s, implying no orientational order of the dipoles. (ii) In the VI phase, the molecules probably reorient, on the same time scale, by jumps of π around the long axis, again implying no orientational order of the dipoles. (iii) In the VII phase, large amplitude rotational motions on a time scale of 10-11 s do not exist any more. From (i) and (ii), it is concluded that the tilted or non-tilted smectic phases should be characterized by a criterion other than the existence or non-existence of a strong intermolecular dipole-dipole interaction.

Résumé
On présente des résultats de diffusion incohérente quasi élastique de neutrons, à haute résolution, dans les phases smectiques H surfondue, VI et VII du téréphtal-bis-butyl-aniline (TBBA). Le facteur de structure elastique incohérent - EISF - et la forme des raies sont analysés à l'aide de modèles qui incluent la possibilité d'un ordre orientationnel autour du grand axe. Les conclusions sont les suivantes : (i) Dans la phase H, les molécules toument uniformément autour de leur grand axe, sur une échelle de temps de 10-11 s, ce qui n'implique aucun ordre orientationnel des dipôles. (ii) Dans la phase VI, les molécules se réorientent, sur la même échelle de temps, probablement par sauts de π autour du grand axe, ce qui, comme précédemment n'implique aucun ordre orientationnel des dipôles. (iii) Dans la phase VII, il n'y a plus de mouvements rotationnels de grande amplitude sur une échelle de temps de 10-11 s. De (i) et (ii), on conclut que les phases smectiques inclinées ou non inclinées doivent être caractérisées par un critère autre que l'existence ou l'absence d'une forte interaction dipolaire entre les molécules.

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

Key words
neutron diffraction examination of materials -- organic compounds -- smectic liquid crystals