Biphenyl alkyloxy benzoates ferroelectric liquid crystals : structural, thermodynamic and dielectric studies of the octyl and the decyl homologous ; electroclinic effect in the N* phase near a N*-SA-SC* multicritical point

C. Legrand; N. Isaert; J. Hmine; J. M. Buisine; J. P. Parneix; H. T. Nguyen; C. Destrade

doi:doi:10.1051/jp2:1992221

Issue		J. Phys. II France Volume 2, Number 8, August 1992


Page(s)		1545 - 1562
DOI		https://doi.org/10.1051/jp2:1992221

DOI: 10.1051/jp2:1992221
J. Phys. II France 2 (1992) 1545-1562

Biphenyl alkyloxy benzoates ferroelectric liquid crystals : structural, thermodynamic and dielectric studies of the octyl and the decyl homologous ; electroclinic effect in the N ^* phase near a N ^-S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^$ multicritical point

C. Legrand¹, N. Isaert², J. Hmine², J. M. Buisine², J. P. Parneix³, H. T. Nguyen⁴ and C. Destrade⁴

¹ Centre Hyperfréquences et Semiconducteurs U.R.A. CNRS n° 287, Université de Lille Flandres Artois, 59655 Villeneuve d'Ascq, France
² Laboratoire de Dynamique et Structures des Matériaux Moléculaires U.R.A. CNRS n° 801, Université de Lille Flandres Artois, 59655 Villeneuve d'Ascq, France
³ Ecole Nationale Supérieure de Chimie Physique de Bordeaux, Université de Bordeaux 1, 33405 Talence Cedex, France
⁴ Centre de Recherche Paul Pascal, Université de Bordeaux 1, 33405 Talence Cedex, France

(Received 3 February 1992, accepted 15 May 1992)

Abstract
A new biphenyl alkyloxy benzoate series is synthesized. Thermodynamic, structural and dielectric measurements have been performed on the two homologous n=8 and n=10. For these two compounds, the sequences N ^*-S $_{\rm C}^*$ or N ^*-S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^*$ are respectively observed under atmospheric pressure. Pressure-Temperature phase diagrams show that these phase transitions appear near a N ^*-S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^*$ multicritical point : for n=8, the S $_{\rm A}$ phase is induced under moderate pressure ; for n=10, the S $_{\rm A}$ temperature range is less than 1 °C at atmospheric pressure and slightly increases under pressure. The dielectric charcterization detects a relaxation process in the N ^* phase near the N ^*-S $_{\rm C}^*$ or the N ^*-S $_{\rm A}$ phase transitions whose temperature dependence of the characteristic parameters are similar to these of the classical soft mode observed near the S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^*$ phase transition. This relaxation process is attributed to an electroclinic effect in the N ^* phase near the N ^*-S $_{\rm C}^*$ or the N ^*-S $_{\rm A}$ phase transitions. This is the first dielectric observation of such an effect, furthermore it is observed it is observed in pure compounds and it is of large amplitude. This is probably connected with hte high polarization, the local smectic order and the proximity of a N ^*-S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^*$ multicritical point.

Résumé
Une nouvelle série de biphényles benzoates a été synthétisée. Des mesures thermodynamiques, structurales et diélectriques ont été entreprises pour les homologues n=8 et n=10. Pour ces deux composés, les deux séquences N ^*-S $_{\rm C}^*$ et N ^*-S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^*$ sont respectivement observées sous pression atmosphérique. Les diagrammes de phase Pression-Température montrent que ces transitions de phases apparaissent près d'un point multicritique : pour n=8, la phase S $_{\rm A}$ est induite sous une pression modérée ; pour n=10, le domaine d'existence de la phase S $_{\rm A}$ inférieur à 1 °C à pression atmosphérique s'accroît légèrement avec la pression. La caractérisation diélectrique met en évidence un mécanisme de relaxation en phase N ^* au voisinage des transitions N ^*-S $_{\rm C}^*$ et N ^*-S $_{\rm A}$ , dont la dépendance en température des paramètres caractéristiques est similaire à celle du mode mou classique observable près de la transition S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^*$ . Ce processus de relaxation est attribué à un effet électroclinique en phase N ^* près des transitions N ^*-S $_{\rm C}^*$ et N ^*-S $_{\rm A}$ . Cet effet, mis en évidence pour la première fois par la méthode diélectrique, est observé sur des composés purs et son amplitude est relativement élevée ; ceci est probablement relié à la polarisation élevée, à l'ordre smectique local et à la proximité d'un point multicritique N ^*-S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^*$ .

Biphenyl alkyloxy benzoates ferroelectric liquid crystals : structural, thermodynamic and dielectric studies of the octyl and the decyl homologous ; electroclinic effect in the N * phase near a N *-S -S multicritical point

Biphenyl alkyloxy benzoates ferroelectric liquid crystals : structural, thermodynamic and dielectric studies of the octyl and the decyl homologous ; electroclinic effect in the N ^* phase near a N ^-S $_{\rm A}$ -S $_{\rm C}^$ multicritical point