J. Phys. France 47, 291-304 (1986)
DOI: 10.1051/jphys:01986004702029100

Reorientations in pivalic acid (2,2-dimethyl propanoic acid). - I. Incoherent neutron scattering law for dynamically independent molecular and intramolecular reorientations

W. Longueville^{1, 2}, M. Bée^{1, 2}, J.P. Amoureux^{1, 2} et R. Fouret<sup>1, 2

1</sup>  Laboratoire de Dynamique des Cristaux Moléculaires (UA 801), Université des Sciences et des Techniques de Lille, 59565 Villeneuve d'Ascq Cedex, France
²  Institut Laue-Langevin, 156X, 38042 Grenoble Cedex, France

Abstract
Reorientations of the pivalic acid molecule and/or of its parts have been studied in the two solid phases (phase transition at 279.9 K) by incoherent quasielastic neutron scattering (IQNS). Different jump-models are developed for comparison with the experimental results. For methyl-group or carboxylic-group motion, simple reorientational jump models among N sites over a circle can be used. When t-butyl rotations together with internal methyl rotations occur simultaneously, a more sophisticated jump model is developed based upon dynamically uncorrelated reorientational motions about two different axes. Finally we consider the case when a tumbling motion of the whole-molecule is added to the two previous motions and an approximate scattering law is also derived.

Résumé
Les réorientations de tout ou parties de la molécule d'acide pivalique ont été étudiées dans les deux phases solides (transition de phase à 279,9 K) par diffusion neutronique quasiélastique incohérente. Différents modèles de sauts sont développés en vue de leur comparaison avec les résultats expérimentaux. Des modèles de sauts réorientationnels simples sur N sites également répartis sur un cercle, peuvent être utilisés pour le mouvement du groupement méthyle ou celui du groupe carboxylique. Si des rotations du t-butyle apparaissent en même temps que des rotations des méthyles, un modele de saut plus élaboré est développé sur la base de mouvements de réorientations autour de deux axes différents et dynamiquement non couplés. Enfin, nous envisageons le cas où un mouvement de basculement de toute la molécule est adjoint aux deux mouvements précédents et une loi approchée est donnée pour la diffusion correspondante.

PACS
6150 - Crystalline state.

Key words
molecular reorientation -- neutron diffraction examination of materials -- organic compounds -- plastic crystals