DOI: 10.1051/jp2:1995203
J. Phys. II France 5 (1995) 1617-1634

Structural Study of the Nematic and Hexagonal Columnar Phases of Wire Shaped Self Assemblies of Thermotropic Mesogens

Pierre-Antoine Albouy¹, Daniel Guillon², Benoît Heinrich², Anne-Marie Levelut¹ and Jacques Malthête<sup>3

1</sup>  Laboratoire de Physique des Solides, CNRS URA 2, Bât. 510, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France
²  Groupe des Matériaux Organiques, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg CNRS UMR 46, 23 rue du Loss, 67037 Strasbourg Cedex, France
³  Section de Physique et Chimie CNRS URA 448, Institut Curie, 11 rue Pierre et Marie Curie, 75231 Paris Cedex 05, France

(Received 24 Avril 1995, accepted in final form 11 August 1995)

Abstract
The nematogenic properties of some substituted diamides originate in their ability to self-assemble in wires, owing to the hydrogen bonds that can link one to each other. An analysis of the X-ray diffraction patterns allows us to give a more accurate picture of the molecular organization of diamides in nematic and columnar hexagonal mesophases. The mean intermolecular distances can be measured and the corresponding "unit cell" volume is compared to the molecular volume deduced from dilatometry experiments. In the nematic state, the unit cell volume is 14% larger than the molecular one, while in the hexagonal columnar phase the unit cell volume varies from 1.05 to 0.95 times the molecular volume between the nematic transition ...

Résumé
Les propriétés nématogènes de certains diamides aromatiques substituées proviennent de leur aptitude à former des fils, les groupements amides de deux molécules voisines s'accrochant par liaisons hydrogène. Grâce à l'analyse des figures de diffraction des rayons X, nous pouvons donner une image plus détaillée de l'organisation de ce type de molécules dans les mésophases nématique et hexagonale colonnaire. Dans la phase nématique, le volume élémentaire obtenu à partir des distances intermoléculaires est de 14 % supérieur au volume moléculaire mesuré par dilatométrie. Dans la phase colonnaire le volume de la cellule élementaire diminue fortement : il est encore supérieur de 5 % au volume moléculaire à haute température et devient inférieur à celui-ci lorsqu'on s'approche de la solidification. Ce comportement surprenant peut s'expliquer en admettant que les diamides peuvent occuper deux sites différents : dans leur majorité les molécules sont insérées dans un brin polymère de longueur indéfinie, chacune étant reliée de part et d'autre à un demi-brin ; cependant certaines d'entre elles peuvent être reliées à trois voisines différentes formant ainsi le coeur d'un noeud reliant trois demi-brins. Tenant compte de l'évolution de la fonction de diffraction dans les mésophases, nous estimons le nombre de sites défectueux et évaluons le degré de désordre introduit par chacun d'entre eux.

© Les Editions de Physique 1995