J. Phys. France 43, 1255-1258 (1982)
DOI: 10.1051/jphys:019820043080125500

Solvation sites in mesophases of discotic liquid crystals

D. Goldfarb¹, Z. Luz¹ et H. Zimmermann<sup>2

1</sup>  The Weizmann Institute of Science, 76100 Rehovot, Israel
²  Max-Planck-Institute für Medizinische Forschung, D-6900 Heidelberg, Germany

Abstract
The deuterium quadrupole splitting, νQ, of C6D 6 dissolved in a number of discotic liquid crystals has been measured over the temperature range of the mesophase stability. Three different types of mesophases were used : (i) Dho, which is a columnar hexatic phase with ordered molecular stacking; (ii) Drd, which is a rectangular biaxial columnar phase with disordered molecular stacking ; (iii) a nematic discotic, ND. The three types of mesophases exhibit different temperature dependence of ν Q : In the Dho phase the splittings are relatively small and strongly temperature dependent. This behaviour is interpreted in terms of a fast dynamic equilibrium between two solvation sites consisting of (1) molecules intercalated within the discotic columns, and (II) molecules dissolved in the aliphatic side chain region between the columns. In the Drd phase the splittings are considerably larger and fairly constant with temperature indicating that solvation in this phase is predominantly in the intercalation site. Finally in the nematic phase the splittings are large and follow a Maier-Saupe type temperature dependence. This is consistent with the structure of the nematic phase where no different sites are expected.

Résumé
Le splitting quadrupolaire du deutérium, νQ, de C6 D6 dissout dans un certain nombre de cristaux liquides discotiques, a été mesuré à des températures où la mésophase est stable. Trois types différents de mésophase furent utilisés. (i) Dho une phase hexagonale en colonne avec un empilement ordonné des molécules, (ii) Drd une phase rectangulaire biaxiale avec un empilement désordonné des molécules, (iii) un nématique discotique ND. Les trois types de mésophase montrent une dépendance en température de νQ différente. Dans la phase Dho, les splittings sont petits et dépendent fortement de la température. Ce comportement est interprété comme un équilibre dynamique rapide entre deux solutions consistant en : (I) des molécules intercalées entre les colonnes discotiques et (II) des molécules dissoutes dans la région aliphatique des chaînes entre les colonnes. Dans la phase Drd' les splittings sont considérablement plus larges et relativement constants avec la température, indiquant que la solvation dans la phase Drd se fait principalement dans la région intercalaire. Finalement dans la phase nématique, les splittings sont larges et semblent suivre une dépendance en température de type Maier-Saupe. Ce qui est consistant avec la structure de la phase nématique, où l'on n' espère pas trouver deux sites différents.

PACS
6130G - Orientational order of liquid crystals; electric and magnetic field effects on order.
7660 - Nuclear magnetic resonance and relaxation.

Key words
liquid crystals -- nematic liquid crystals -- nuclear magnetic resonance -- organic compounds -- solvation