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18 août 2010
Films minces (< ~0,6 µm) de cristaux liquides sur substrat liquide, organisation et propriétés de mouillage
Pourquoi
s'intéresser à de tels films ?
A cause d'un comportement de mouillage particulier qui implique
l'apparition : - d'une zone d'épaisseurs interdites
- d'une instabilité striée
Quelques images
Fig 1 : 8CB
nématique sur l’eau, films plus épais
striés de
différentes épaisseurs en
coexistence
(Epaisseurs respectives : domaine
bleu 213 nm ; domaine jaune clair 277 nm ; domaine
jaune orangé 297
nm)
(taille de
l’image : 0,18 x 0,13 mm)
Fig2 : 8CB
nématique sur l’eau, zoom sur une
image dont
le contraste a été
modifié pour permettre l’observation des films
plus minces.
(Ordres de
grandeur des épaisseurs respectives : (1) 1,86 nm ; (2) 4,26
nm ; (3)
> 50 nm )
Quel est le système ?
- Un film mince - épaisseur inférieure à < 0,6 µm
- de cristal liquide nématique (nCB ou MBBA)
- déposé sur un substrat liquide (eau ou glycérol)
- en situation hybride - ancrages antagonistes (cf Fig 3)
- dans des conditions de mouillage total
Fig 3 : film nématique hybride
Observations
Une zone d'épaisseurs interdites sépare une famille de ‘films plus minces’, moléculaires loin de la transition nématique-isotrope, d'une famille de ‘films plus épais’ présentant des stries spectaculaires dont la longueur d'onde dépend de l'épaisseur du film. La métastabilité est la règle : diverses épaisseurs de ‘films plus épais’ coexistent avec le même ‘film plus mince’, lui-même parfois en contact avec des ‘films encore plus minces’. (cf Fig 2)
Quelques ordres de grandeur
- Films minces : < 0,6 µm
- Films 'plus épais', ie striés
épaisseur : ~ 20 nm - 0,6 µm
longueur d'onde des stries : ~100 fois l'épaisseur
- Films 'plus minces' (loin de la transition nématique-isotrope)
épaisseur : ~ 3,5 nm
Problématique
Il s'agit donc d'expliquer la présence de la zone d'épaisseurs interdites, la structure des films striés, et ce idéalement à l'aide d'un modèle unique de l'énergie libre des films nématiques. En pratique, un modèle unique, capable de décrire les phénomènes aux diverses échelles, n'est pas encore disponible. Les modèles continus de l'élasticité nématique donnent une première approche du comportement des films striés, mais restent insuffisants.
Le présent travail est expérimental et vise à fournir en données précises les analyses théoriques à venir.
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