Étude par résonance magnétique nucléaire d'une mésophase lyotrope en rotation dans un champ magnétique
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The behavior of a lyotropic nematic liquid crystal of negative diamagnetic anisotropy spinning in the magnetic field is studied through 19F NMR measurements. Factors governing the director orientation are obtained. It is shown first that when spinning perpendicular to the magnetic field the director which stays parallel to the rotation axis at low spinning speed, switches to a position perpendicular at speed larger than 200 Hz. This experiment leads to the understanding of the director orientation in a gravitational force field and of the inertial properties of such a medium. Second, the study of the orientational switch speed for various angles between the axis of rotation and the magnetic field allows then to establish a relationship between the gravitational and magnetic torque. For a given spinning speed the orientational switch appears for an angle between the magnetic field and the rotation axis which vary with the square of the angular velocity. This experiment gives the first experimental evidence of the macroscopic inertial anisotropy of lyotropic liquid crystals. A last the study of the 19F NMR spectra of an A2 spin system spinning exactly at magic angle shows that the director is homogeneously distributed over all the sample. This allows us to conclude that anisotropic inertial properties of nematics becomes important only in the extent of an homogeneously preoriented sample. If it is not the case the inertial force field is not strong to orient alone the liquid crystal micro-domains.
Abstract FR:
Le comportement d'une mésophase nématique lyotrope d'anisotropie de susceptibilité magnétique négative en rotation dans un champ est étudié au travers de la RMN du 19F. Les facteurs gouvernant l'orientation du directeur sont obtenus. Il est montré premièrement que mis en rotation perpendiculaire au champ Magnétique le directeur reste parallèle à l'axe de rotation pour des vitesses lentes, mds qu'il bascule dans un plan perpendiculaire à des vitesses supérieures à 200 Hz. Cette expérience met en évidence la dynamique d'orientation du directeur dans un champ de force gravitationnel et les propriétés inertielles d'un tel milieu. Deuxièmement, l'étude du basculement de l'orientation avec la vitesse pour divers angles entre l'axe de rotation et le champ magnétique permet d'établir une relation entre les forces gravitationnelle et magnétique. A une vitesse de rotation donnée, le basculement apparaît pour un angle entre le champ magnétique et l'axe de rotation qui varie avec le carré de la vitesse de rotation. Cette expérience donne une première preuve expérimentale de l'anisotropie macroscopique inertielle d'un cristal liquide lyotrope. Enfin, l’étude RMN du 19F d'un système de spin A2en rotation exactement à l’angle magique montre que pour cet angle le directeur est distribué isotropiquement sur tout l'échantillon. Cela permet de conclure que ces propriétés inertielles des nématiques deviennent importantes seulement lorsque l'échantillon est homogènement pré orienté. Si ce n'est pas le cas, la force inertielle n'est pas suffisante pour orienter seule les micro-domaines.