DOI: 10.1051/jp2:1994181
J. Phys. II France 4 (1994) 1021-1032

Structure of a two-dimensional crystal in a Langmuir monolayer : grazing incidence X-ray diffraction and macroscopic properties

C. Flament¹, F. Gallet¹, F. Graner¹, M. Goldmann², I. Peterson² and A. Renault<sup>3

1</sup>  Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS, 24 rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05, France
²  Laboratoire de Physique des Surfaces et Interfaces, Institut Curie, 11 rue P. et M. Curie, 75231 Paris Cedex 05, France
³  Laboratoire de Spectrométrie Physique, B.P. 87, 38042 St Martin d'Hères Cedex, France

(Received 10 December 1993, received in final form 17 February 1994, accepted 23 February 1994)

Abstract
Grazing incidence X-ray diffraction is performed on a Langmuir monolayer made of pure fluorescent NBD-stearic acid, spread at the free surface of water. It shows several intense narrow peaks in the solid phase, at the same wavevectors as the brightest peaks observed earlier by electron diffraction, for a monolayer transferred onto an amorphous polymer substrate. Thus the solid phase has the same crystalline structure on water and on solid substrate. The relative peak intensities are comparable in both experiments, and in the proposed model for the molecular structure. This model also accounts for the very large anisotropy of the crystalline phase and its optical properties. This phase could be ferroelectric, as previously assumed in order to explain the elongated shape of the crystals.

Résumé
Une monocouche de Langmuir, composée d'acide NBD-stéarique fluorescent pur, déposée à la surface libre de l'eau, est analysée par diffraction de rayons X sous incidence rasante. On détecte plusieurs pics étroits et intenses dans la phase solide, aux mêmes vecteurs d'onde que les pics les plus brillants précédemment observés par diffraction électronique, pour une monocouche transférée sur un substrat de polymère amorphe. La phase solide a donc la même structure cristalline sur l'eau et sur substrat solide. Les intensités relatives des pics sont comparables dans les deux expériences, ainsi que dans le modèle proposé pour la structure moléculaire. Ce modèle rend également compte de l'anisotropie très importante de la phase cristalline et de ses propriétés optiques. Il pourrait s'agir d'une phase ferroélectrique, comme cela avait été précédemment supposé pour expliquer la forme allongée des cristaux.

© Les Editions de Physique 1994