J. Phys. France 48, 615-624 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:01987004804061500

Orientational disorder in plastic neopentane

B. Denise^{1, 2}, Ph. Depondt^{1, 2}, M. Debeau^{1, 2} et P. Schweiss<sup>1, 2

1</sup>  Département de Recherches Physiques, Université Pierre et Marie Curie, 4, place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France
²  Laboratoire Léon Brillouin, C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France

Abstract
Single crystal neutron elastic scattering data have been collected at several temperatures for deuterated neopentane C(CD3)4 is the orientationally disordered (or plastic) phase. The analysis of the observed structure factor, using symmetry adapted functions, gives the first coefficients of the expansion of the orientational probability density function (o.p.d.f.). The molecules have preferentially a D2d orientation giving 6 physically distinct orientations. The influence of temperature is mainly a strikingly rapid increase of the Debye Waller factor. Rotation-translation coupling is also discussed.

Résumé
Des expériences de diffraction de neutrons ont été effectuées à plusieurs températures dans la phase à désordre d'orientation (ou plastique) du néopentane deutéré (C(CD3)4). L'analyse du facteur de structure expérimental en utilisant des fonctions adaptées à la symétrie du cristal et de la molécule fournit les premiers coefficients du développement de la densité de probabilité d'orientation moléculaire. On obtient ainsi des maximums de probabilité lorsque l'un des axes de symétrie 4 de la molécule tétraédrique est parallèle à l'un des axes d'ordre 4 du réseau cubique, tandis que les deux autres axes 4 sont parallèles à des axes binaires du cube. Six orientations physiquement distinctes, appelées D2d, sont ainsi accessibles. L'influence de la température est essentiellement une rapide croissance du facteur de Debye-Waller. L'effet du couplage rotation-translation est aussi abordé.

PACS
6150 - Crystalline state.
6370 - Statistical mechanics of lattice vibrations and displacive phase transitions.

Key words
Debye Waller factors -- molecular orientation -- neutron diffraction examination of materials -- organic compounds -- plastic crystals