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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.43.2006.tde-20102006-121009
Documento
Autor
Nome completo
Aline Moojen Pedreira
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2006
Orientador
Banca examinadora
Figueiredo Neto, Antonio Martins (Presidente)
Brito, Giancarlo Esposito de Souza
Carvalho, Isabel Cristina dos Santos
Castro, Tania Tome Martins de
Olmedo, Hugo Alejandro Gallardo
Título em português
Estudo estrutural e eletro-óptico da fase B2 de materiais com moléculas de banana
Palavras-chave em português
chaveamento antiferrolétrico
cristais líquidos
Física da matéria condensada
fluidos complexos
molécilas de banana
Resumo em português
Com base em resultados de DSC, análise estrutural por difração de raios X e observações de textura, analisamos os efeitos da mistura do solvente apolar hexadecano com cristais líquidos formados pelas moléculas banana 1,3-fenilenobis[4-(4-tetradecilfeniliminometil)benzoato] (MB14) e 4-cloro-1,3-fenilenobis[4-(4-tetradecilfeniliminometil) benzoato] (MB14Cl). Propusemos um modelo estrutural para explicar as modificações causadas no arranjo molecular da fase B2 pelo acréscimo gradual do solvente. Observamos a diminuição da temperatura de transição entre esta fase e a fase isotrópica, porém a transição entre a fase B2 e a fase a temperaturas mais baixas não sofre alteração significativa. Para concentrações em massa de hexadecano de 45 % no MB14 e de 55 % no MB14Cl, a fase B2 já não é mais observada. Para o MB14Cl, resultados de difração de raios X revelaram que as moléculas de hexadecano penetram entre as camadas esméticas, aumentando a distância intercamada em torno de 3 Å. Acima de 5 % de concentração do solvente, o aumento da distância intercamada satura e ocorre segregação de fases em escala nanométrica. O comportamento da fase B2 sob a ação de um campo elétrico variável também foi analisado para o MB14 puro. Apresentamos um modelo para a linha de base do sinal de corrente de polarização, que leva em conta a não linearidade da condutividade para valores altos de campo aplicado, devido à movimentação iônica na amostra. Para o cálculo da viscosidade, consideramos a não linearidade da constante dielétrica com o campo aplicado, e adaptamos outro modelo, inicialmente utilizado para cristais líquidos ferroelétricos sob a ação de um campo quadrado, para o caso de um cristal líquido antiferroelétrico sob um campo triangular. Quanto aos dois tipos de arranjo molecular da fase B2, o arranjo homoquiral se mostrou bem mais estável que o racêmico, mesmo sob aplicação de campo triangular, quando este último é inicialmente favorecido. O arranjo racêmico se apresentou mais viscoso que o arranjo homoquiral, contrariando nossas previsões.
Título em inglês
Structural and electro-optical studies of the B2 phase of materials with banana molecules
Palavras-chave em inglês
antiferroelectric switching
banana molecules
complex fluids
condensed matter physics
liquid crystals
Resumo em inglês
Based on DSC results, structural analysis by X-ray diffraction and texture observations, we observed the effects of mixing the nonpolar solvent hexadecane with the banana molecules liquid crystals ,3-phenilenebis[4-(4-tetradecilpheniliminometil)benzoate] (MB14) and 4-chloro-1,3-phenilenebis[4-(4-tetradecilpheniliminometil) benzoate] (MB14Cl). We propose a structural model to explain the changes in the molecular ordering of the B2 phase caused by the gradual increase of the solvent. We observed a decreasing of the transition temperature between B2 and isotropic phases, however the transition between B2 and lower temperature phases did not change significantly. For hexadecane concentrations above 45 wt% in MB14 and 55 wt% in MB14Cl, the B2 phase is no longer present. In MB14Cl, X-ray diffraction results showed that the hexadecane molecules penetrate between the smectic layers, increasing the interlayer spacing by about 3 Å. Above 5 wt% of solvent concentration, the increasing of the interlayer spacing saturates, and a phase segregation in nanometric scale occurs. The behavior of the B2 phase under variable electric field was also analysed for the pure MB14. We present a model for the baseline of the polarization current signal, which considers the non-linearity of the conductivity for high values of applied field, due to the presence of ions in the sample. In order to calculate the viscosity, we considered the non-linearity of the dielectric constant with the applied field, and adapted another model, initially used in ferroelectric liquid crystals under rectangular field, for the case of an antiferroelectric liquid crystal under triangular field. Concerning the two kind of molecular ordering in the B2 phase, the homoquiral ordering proved to be far more stable than the racemic, even under triangular field, when the latest is favored. Our measurements resulted in a racemic ordering more viscous than the homoquiral, going against our predictions.
 
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1547038.pdf (5.03 Mbytes)
Data de Publicação
2006-10-23
 
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  • HUANG, M. Y. M., et al. Nanophase Segregation of Nonpolar Solvents in Smectic Liquid Crystals of Bent-Shape Molecules [doi:10.1103/PhysRevE.66.031708]. Physical Review E. (Cessou em 2000. Cont. 1539-3755 Physical Review. E, Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics) [online], 2002, vol. 66, p. 61.
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  • Neto, A.M.F., et al. Effect of large electric field on the electrical conductivity of banana-like molecule (B-14) in the isotropic phase. In 21st International Liquid Crystal Conference - ILCC, Keystone, 2006. Abstracs Boulder : The Liquid Crystal Materials Research, 2006.., 2006. Abstract.
  • PEDREIRA, A. M., et al. Nano-phase segregation of non-polar solvents in smectic liquid crystals of bent-shape molecules. In XXV Encontro Nacional de Física da Matéria Condensada, Caxambu, 2002. Resumos São Paulo, 2002., 2002. Abstract.
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