Precholesteric liquid crystalline states of DNA

Abstract
In aqueous concentrated solution, DNA forms cholesteric liquid crystalline phases whose textures were previously analysed. The transition between the isotropic and the cholesteric phase occurs generally with formation of cholesteric spherulites which grew inside of the isotropic phase and coalesce to give a homogeneous cholesteric phase (first order transition). Here is described with the same polymer, a higher order transition between the isotropic and the cholesteric phase. This evolution was arbitrarily divided into five steps that we called the precholesteric stages. We propose a geometrical interpretation of this evolution : three helical structures are introduced in the three directions of space. The proposed model does not present any discontinuity in the molecular orientations, the only possible singularities being + 1 and -1 disclination lines. The organization of these polymer structures present numerous similarities with the blue phases made of small liquid crystal molecules, namely double twist and defrustration.

Résumé
L'ADN donne en solution aqueuse concentrée des phases cristallines liquides cholestériques dont les textures ont été analysées précédemment. La transition entre la phase isotrope et la phase cholestérique se fait généralement avec formation de sphérulites cholestériques qui naissent au sein de la phase isotrope et fusionnent ensuite pour donner une phase cholestérique homogène (transition du premier ordre). Nous décrivons ici avec le même polymère, l'existence d'une transition d'ordre supérieur entre la phase isotrope et la phase cholestérique. Cette évolution a été arbitrairement divisée en cinq stades que nous appelons précholestériques. Nous proposons une interprétation géométrique de cette évolution selon laquelle sont introduites successivement trois organisations hélicoïdales selon les trois directions de l'espace. Le modèle proposé ne présente aucune discontinuité des orientations moléculaires, les seules discontinuités possibles étant des lignes de disinclinaisons + 1 et -1. La structure de ces édifices constitués de polymères présente de nombreuses analogies avec les phases bleues constituées de petites molécules, en particulier le double twist et la défrustration.