J. Phys. France 43, 1371-1377 (1982)
DOI: 10.1051/jphys:019820043090137100

Two-dimensional films of discotic molecules at an air-water interface

F. Rondelez¹, D. Koppel¹ et B.K. Sadashiva<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, Collège de France, 11, place Marcelin Berthelot, 75231 Paris Cedex 05, France
²  Raman Research Institute - Bangalore, 560080 India

Abstract
The possibility of forming Langmuir monolayers with disc-like molecules of benzene-hexa-alkanoates has been investigated for the first time. Surface pressure measurements show that these monolayers behave in many respects as the well-known films of fatty acids. The benzene ring plays the role of the polar head group while the alkanoates chains are the long aliphatic tails. Molecular dimensions can be derived from the surface pressure-concentration isotherms. The results indicate that the benzene rings lie flat at the interface. The projection of the molecular diameter onto the interface is practically identical to the lattice spacing measured in the liquid-crystalline columnar mesophases formed by benzene-hexa-alkanoates in bulk. These experiments allow to refute the interpretation of the liquid expanded-liquid condensed transition in terms of a second order isotropic → nematic phase transition, as recently proposed by several theoretical groups.

Résumé
On montre pour la première fois que des molécules discotiques de benzène-hexa-alkanoates peuvent être étalées en monocouches à un interface eau-air. Les mesures de pression superficielles donnent des résultats très analogues à ceux des films d'acides gras. Le noyau benzénique joue le rôle de la tête polaire grâce à six groupes carboxyliques périphériques, et se met à plat sur l'interface. Les chaines alkanoates jouent le rôle des chaines aliphatiques. Les isothermes de pression permettent une estimation des dimensions moléculaires dans le plan de l'interface. Ces dimensions sont pratiquement identiques à celles déduites des mesures de rayons X dans les phases à colonnes formées par les benzène-hexa-alkanoates (cristaux liquides thermotropes). Ces expériences permettent de réfuter l'interprétation de la transition liquide expansé-liquide condensé comme une transition du second ordre entre une phase isotrope et une phase cristal liquide nématique.

PACS
6130E - Experimental determinations of smectic, nematic, cholesteric, and other structures.
6815 - Liquid thin films.

Key words
Langmuir films -- liquid crystals -- liquid films -- monolayers -- organic compounds