J. Phys. France 46, 2179-2185 (1985)
DOI: 10.1051/jphys:0198500460120217900

H2-NMR investigation of the two-dimensional smectic F and I phases

J.J. Benattar¹, B. Deloche² et J. Charvolin<sup>2

1</sup>  Service de Physique du Solide et de Résonance Magnétique, CEN Saclay, Orme des Merisiers, 91191 Gif sur-Yvette Cedex, France
²  Laboratoire de Physique des Solides, Bât. 510 (CNRS-LA 2), Université Paris Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
The smectic F and I phases have been reported to be quasi-two dimensional systems. The SF phase was shown to be the first tilted version of the hexatic phase whereas the SI phase was shown to exhibit a 2D solid-like order. We have studied the terephtal-bis (4-n decylaniline) compound (TBDA) in which the SF phase surprisingly occurs at lower temperatures than the SI phase with a higher degree of positional order. To further investigate this puzzling problem we have studied the molecular behaviour by means of H2-NMR experiments. Two deuterated samples of TBDA have been prepared so as to allow separate investigations of the aromatic core and end-chain orderings. Concerning the aromatic part the data have been interpreted in a simple model based on the reorientations of the phenyl rings about their para-axis. This analysis suggests a possible scenario for the intramolecular disordering and its influence on the intermolecular ordering through the smectic F and I phases.

Résumé
Les phases smectiques F et I sont connues comme étant des systèmes quasi bidimensionnels. La phase SF a été le premier exemple d'une phase hexatique inclinée, alors que la phase SI est apparue comme présentant un ordre de type « solide 2D ». Nous avons étudié le composé téréphtal-bis (4-n décylaniline) (TBBA), dans lequel la phase SF existe à des températures inférieures à celles de la phase SI, mais avec un plus grand degré d'ordre positionnel. Pour approfondir la compréhension de ce surprenant phénomène, nous avons entrepris l'étude du comportement moléculaire par des expériences de H2-RMN. Deux échantillons deutérés de TBDA ont été synthétisés afin de séparer le comportement du coeur aromatique de celui des chaines. Les données se rapportant à la partie aromatique ont été interprétées dans le cadre d'un modèle simple, basé sur les réorientations des cycles phényl autour de leur axe para : cette analyse permet de proposer un scénario pour l'apparition du désordre intra-moléculaire et son influence sur l'ordre intermoléculaire à travers les phases smectiques F et I.

PACS
6130E - Experimental determinations of smectic, nematic, cholesteric, and other structures.
6118F - Magnetic resonance techniques; Mössbauer spectroscopy.

Key words
nuclear magnetic resonance -- organic compounds -- smectic liquid crystals