Ising-Bloch transition in a nematic liquid crystal

(Received 12 July 1993, received in final form 21 September 1993, accepted 8 November 1993)

Abstract
We consider a nematic slab with homeotropic anchoring and investigate the effect of a magnetic field, H, parallel to the plates and an electric field, E, perpendicular to them . The magnetic field is either fixed, or rotating at a frequency around an axis perpendicular to the plate. The main effect consists in an Ising-Bloch transition of the walls observed either in the ( H², E²) or ( ) parameter space. The latter case corresponds to the experimental observation recently made at Brandeis University [1]. Some of these results are understood within the framework of a Ginzburg-Landau model, directly derived from the Oseen-Zocher-Frank expression for nematic elasticity, which accounts for the main static and dynamic experimental phenomena observed. The spiral shaped textures obtained in the dynamic case probably represent one of the first simple physical analogs of the chemical and biological phenomena observed in excitable media.

Résumé
Nous avons étudié, sur une lamelle nématique, avec un ancrage homéotrope, l'effet d'un champ magnétique, H, parallèle aux lames, associé à un champ électrique, E, parallèle à ces dernières . Le champ magnétique peut être fixe ou tournant à une vitesse autour d'un axe perpendiculaire aux lames. Le principal effet étudié ici concerne une transition Ising-Bloch des parois, observée dans les espaces de paramètres ( H², E²) ou ( ). Ce dernier cas correspond à l'observation expérimentale récemment réalisée à l'Université de Brandeis [1]. Certains de ces résultats sont interprétés à l'aide d'un modèle à la Ginzburg-Landau directement déduit de l'expression de Oseen-Zocher-Frank de l'élasticité des nématiques. Les textures constituées de spirales obtenues dans le cas dynamique sont probablement l'un des premiers analogues physiques simples des spirales chimiques et biologiques étudiées dans le domaine des milieux excitables.