Numéro
J. Phys. France
Volume 50, Numéro 15, août 1989
Page(s) 2139 - 2146
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:0198900500150213900
J. Phys. France 50, 2139-2146 (1989)
DOI: 10.1051/jphys:0198900500150213900

Imaging of liquid crystals with tunneling microscopy

J.K. Spong1, L.J. LaComb2, M. M. Dovek2, J.E. Frommer1 et J.S. Foster1

1  IBM Research Division, Almaden Research Center, San Jose, CA 95120, U.S.A.
2  Department of Applied Physics, Stanford University, Stanford, CA 94305, U.S.A.


Abstract
We have used the scanning tunneling microscope (STM) to image a wide variety of organic liquid crystal molecules adsorbed onto a graphite substrate. From the images it is apparent that the STM is resolving individual liquid crystal molecules, as well as the different functional groups within the molecules. The high resolution allows direct observation of features that were not previously known, or had to be inferred from X-ray diffraction, neutron scattering, dilatometry, and other means. In this work, we image four diverse examples of liquid crystal molecules, and measure their packing arrangement and internal bond angles. We find that liquid crystal phases occur at the substrate boundary which have a higher degree of order and stability than the corresponding bulk phase. This surface phase remains intact even when heated 10-15 °C above the bulk isotropic transition temperature.


Résumé
Nous avons utilisé un microscope à effet tunnel (STM) pour visualiser une grande variété de molécules de cristaux liquides organiques adsorbées sur un substrat en graphique. D'après les images, on voit que le STM a la résolution correspondant aux molécules individuelles et aux divers groupes fonctionnels à l'intérieur des molécules. La haute résolution permet l'observation directe de détails par encore connus ou qui étaient seulement déduits à partir d'expériences de rayons X, neutrons, dilatométrie, etc... Dans ce travail, nous analysons les images de plusieurs exemples de molécules de cristaux liquides, mesurons leurs arrangement et angles de liaisons. On en déduit que les phases de cristal liquide apparaissant à la frontière du substrat ont un degré d'ordre et une stabilité supérieure à ceux de la phase massique. Cette phase en surface reste intacte, même après un réchauffement de 10 à 15 °C au-dessus de la température de transition isotrope de la phase massique.

PACS
6130E - Experimental determinations of smectic, nematic, cholesteric, and other structures.
6118 - Other methods of structure determination.

Key words
adsorbed layers -- bond angles -- liquid crystals -- scanning tunnelling microscopy