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Abstract

The discotic liquid crystalline mesophase of p-n-hexa-hexyloxytriphenylene was studied using deuterium NMR spectroscopy. Spectra of two selectively deuterated isotopic species were recorded : (i) in which all aromatic positions were substituted, and (ii) in which the substitution was made in the α-carbon side-chains. Measurements were also made on a deuterated probe compound (C6D 6) dissolved in normal hexa-hexyloxytriphenylene. Samples prepared by slow cooling of the isotropic liquid in a sufficiently strong magnetic field ( > 20 kgauss) consist of domains whose directors are evenly distributed in a plane perpendicular to the field direction. Once formed, the various domains conserve their original orientation (at least in a field as high as 23 kgauss) thus making it possible to record spectra at different orientations of the magnetic field. The results of such experiments provide information on the distribution of the director and on the order parameter of the liquid crystal. For the rigid aromatic moiety of the molecules the order parameter ranges between 0.90 and 0.95 in the mesophase region and is very weakly temperature dependent even close to the clearing point. The results for the quadrupole splittings of the aliphatic deuterons suggest that the alkyl side chains are quite disordered. This is in agreement with the short effective radius of the discotic columns determined by X-ray studies in certain discotic mesophases. Finally it is demonstrated that a single domain of the discotic mesophase can be obtained by allowing the mesogen to cool slowly from the isotropic liquid in a magnetic field, while spinning the sample about an axis perpendicular to the field direction. The single domain is formed with its director parallel to the spinning axis.

La mésophase discotique obtenue dans les cristaux liquides de l'hexa-hexyloxytriphénylène est étudiée en résonance magnétique nucléaire du deutérium. Les spectres de deux composés isotopiques, sélectivement deutérés ont été obtenus : dans le premier cas, toutes les positions aromatiques ont été substituées, et dans le second la substitution a été réalisée sur le carbone en α des chaines latérales. Le benzène deutéré (C6D6) dissous dans l'hexa-hexyloxytriphénylène normal a aussi été mesuré. Les échantillons, préparés par refroidissement lent du liquide et placés dans un champ magnétique suffisamment puissant ( > 20 kgauss), fournissent des domaines où les directeurs sont distribués uniformément dans un plan perpendiculaire à la direction du champ magnétique. Une fois formés les différents domaines conservent leurs orientations originales (au moins dans un champ aussi grand que 21 kgauss) permettant dès lors d'enregistrer des spectres dans différentes orientations du champ magnétique. Les résultats de ces expériences fournissent des données sur la répartition du directeur et sur le paramètre d'ordre de la partie aromatique rigide du cristal liquide. Le paramètre d'ordre de la partie aromatique rigide de la molécule est compris entre 0,90 et 0,95 dans la région de la mésophase et est très faiblement dépendant de la température même au voisinage du point de clarification. Les résultats des splittings quadrupolaires des deutérons suggèrent que les chaines latérales alkylées sont largement désordonnées. Ceci est en accord avec la courte valeur du rayon effectif des colonnes discotiques, obtenue par les études des rayons-X de certaines mésophases discotiques. Finalement il a été démontré qu'il est possible d'obtenir une m6sophase discotique présentant un domaine unique. Ceci a été obtenu à partir du liquide, par un refroidissement lent effectué dans un champ magnétique, l'échantillon tournant suivant un axe perpendiculaire à la direction du champ. Le domaine unique se forme avec son directeur s'orientant parallèlement à l'axe de rotation.