Calorimetric Study of Phase Transitions Involving Twist-Grain-Boundary TGB A and TGB C Phases

L. Navailles; C.W. Garland; H.T. Nguyen

doi:doi:10.1051/jp2:1996128

Numéro		J. Phys. II France Volume 6, Numéro 9, September 1996


Page(s)		1243 - 1258
DOI		https://doi.org/10.1051/jp2:1996128

DOI: 10.1051/jp2:1996128
J. Phys. II France 6 (1996) 1243-1258

Calorimetric Study of Phase Transitions Involving Twist-Grain-Boundary TGB $_{\bf A}$ and TGB $_{\bf C}$ Phases

L. Navailles¹, C.W. Garland¹ and H.T. Nguyen²

¹ School of Science and Center for Material Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
² Centre de Recherche Paul Pascal, avenue A. Schweitzer, 33600 Pessac, France

(Received 16 April 1996, accepted 30 May 1996)

Abstract
High-resolution calorimetry has been used to determine the heat capacity and latent heat associated with phase transitions in the homologous series of chiral liquid crystals $n{\rm F}_2{\rm BTFO}_1{\rm M}_7$ [ 3-fluoro-4(1-methylheptyloxy) 4'-( 4''-alkoxy- 2'', 3''-difluorobenzoyloxy)tolane] . These compounds exhibit smectic-C ^* (SmC ^*), twist-grain-boundary (TGB $_{\rm A}$ for n=10, TGB $_{\rm C}$ for n=11, 12) and cholesteric (N ^*) phases. All the phase transitions are first order with small to moderate latent heats. There is a large rounded excess heat capacity peak in the N ^* phase that is consistent with the predicted appearance of short-range TGB order (chiral line liquid character). This is analogous to the development of an Abrikosov flux vortex liquid in type-II superconductors. Both the n=11 and 12 homologs exhibit two closely spaced transitions in the region where a single TGB $_{\rm C}$ - N ^* transition was expected. This suggests the existence of two thermodynamically distinct TGB $_{\rm C}$ phases.

Résumé
Des exprériences de calorimétrie haute résolution ont été réalisées pour déterminer les chaleurs spécifiques et les chaleurs latentes associées aux transitions de phase des homologues de la série crystal liquide $n{\rm F}_2{\rm BTFO}_1{\rm M}_7$ : 3-fluoro-4[1-methyl-heptyloxy] 4'-( 4''-alcoxy- 2'', 3''-difluorobenzoyloxy)tolanes. Ces produits présentent la phase smectique C ^* (SmC ^*), les phases à torsion par joint de grain (TGB $_{\rm A}$ pour n=10 et TGB $_{\rm C}$ pour n=11, 12) et la phase cholestérique (N ^*). Toutes les transitions de phase sont du premier ordre. La chaleur latente associée à ces transitions est faibles ou modérée. Nous observons, dans la phase N ^*, un grand pic arrondi qui est en accord avec les prédictions de l'apparition d'un ordre TGB à courte distance (liquide de ligne de dislocation). Ce phénomène est l'analogue du liquide de vortex dans les supraconducteurs de type II. Les composés n=11 et 12 présentent, dans la région où nous attendions une transition TGB $_{\rm C}$ - N ^* unique, deux transitions sur un très faible domaine de température. Ce résultat suggère l'existence de deux phases TGB $_{\rm C}$ thermodynamiquement distinctes.

Calorimetric Study of Phase Transitions Involving Twist-Grain-Boundary TGB and TGB Phases

Calorimetric Study of Phase Transitions Involving Twist-Grain-Boundary TGB $_{\bf A}$ and TGB $_{\bf C}$ Phases