J. Phys. France 40, 789-797 (1979)
DOI: 10.1051/jphys:01979004008078900

Ultrasonic study of the nematic-isotropic phase transition in PAA

Y. Thiriet et P. Martinoty

Laboratoire d'Acoustique Moléculaire , Université Louis-Pasteur, 4, rue Blaise-Pascal, Strasbourg, France

Abstract
We present an ultrasonic investigation of the nematic-isotropic phase transition in p-azoxyanisole (PAA). Our measurements were performed at several frequencies ranging from 0.8 to 5 MHz as a function of temperature and, in the nematic phase, as a function of the orientation of the liquid crystal with respect to the ultrasonic wave vector. In both phases, our results are within the ωτ 1 regime where τ is the acoustical relaxation time. In the isotropic phase, the results may be quantitatively interpreted using the dynamic heat capacity theory which predicts for α, the ultrasonic absorption, a critical exponent of 1.5. In the nematic phase, we find a critical exponent of ˜ 1 for Δα(T), the attenuation anisotropy, and α(T). This result seems to show that the Landau-Khalatnikov mechanism is the dominant contribution in the temperature range investigated which corresponds to Tc- T values from 1 °C to 20 °C. For comparison purposes we also include some data for PCB that we published some time ago.

Résumé
Nous avons étudié la variation thermique de l'absorption et de la vitesse ultrasonore dans un échantillon de para-azoxyanisole (PAA) orienté par un champ magnétique, pour des fréquences comprises entre 0,8 et 5 MHz. Dans le domaine des températures étudiées, nos mesures correspondent au régime ωτ 1 où τ est le temps de relaxation acoustique. Du côté isotrope de la transition, nos résultats peuvent être interprétés par la théorie de la chaleur spécifique dynamique qui prédit que le coefficient d'absorption α(T) diverge avec un exposant 1,5. Du côté nématique, Δα(T), l'anisotropie ultrasonore et a(T) divergent avec un exposant 1. Ce résultat semble montrer que la partie critique de l'absorption résulte de la relaxation du paramètre d'ordre lui-même (mécanisme de Landau-Khalatnikov) et que les fluctuations jouent dans cette phase un rôle négligeable, tout au moins dans le domaine des températures étudiées (de 1 °C à 20 °C de Tc). Nous comparons ces résultats à ceux que nous avions obtenus antérieurement dans le p-n-pentyl p'-cyanobiphenyle (PCB).

PACS
6130E - Experimental determinations of smectic, nematic, cholesteric, and other structures.
6260 - Acoustical properties of liquids.
6470M - Transitions in liquid crystals.

Key words
liquid crystal phase transformations -- nematic liquid crystals -- organic compounds -- ultrasonic absorption -- ultrasonic velocity