Synthèse organique et caractérisation physico-chimique de cristaux liquides ferroélectriques conçus pour l'optique non linéaire

Abstract

Cette étude porte sur la synthèse organique et la caractérisation physico-chimique de nouveaux cristaux liquides ferroélectriques conçus pour l'optique non linéaire. Ces nouveaux modèles de cristaux liquides ont déjà fait l'objet d'une étude de simulation. Le but du projet à long terme est donc de corréler les mesures expérimentales obtenues avec celles acquises auparavant par la modélisation moléculaire. Les cristaux liquides obtenus dans le cadre de cet ouvrage possèdent tous une mésophase smectique C. Les facteurs structuraux permettant cette mésophase sont encore mal compris jusqu'à ce jour. L'influence de petits changements au sein des mésogènes (tel que les longueurs de chaîne, les groupements installés sur ceux-ci, etc.) influence grandement la stabilité thermique de cette mésophase comme en témoigne cet ouvrage. Cette mésophase est particulièrement intéressante, car elle suscite un intérêt dans le domaine de l'optique non linéaire pour la génération de seconde harmonique. De plus, les mésogènes possédant un centre chiral transforment la mésophase smectique C en smectique C chiral par des contraintes de symétrie. La mésophase smectique C chiral peut être ferroélectrique, rendant le matériau sensible aux champs électriques. Ces cristaux liquides chiraux possèdent des applications dans la conception de système d'affichage à faible temps de cycle ouvert et fermé. Les spécimens étudiés sont quatre familles de cristaux liquides calamitiques thermotropes. Chaque famille contient cinq mésogènes différents, pour un total de vingt molécules. Ce qui distingue les familles entre elles est la nature et la position d'un groupement sur les mésogènes. Entre les membres d'une même famille, c'est la longueur des chaînes aliphatiques de part et d'autre de la molécule qui les différencie. Dans le cadre de cet ouvrage, une nouvelle synthèse organique de type racémique a été élaborée dans le but de détenir ces nouveaux cristaux liquides. Par la suite, les molécules en questions ont fait l'objet d'une caractérisation physico-chimique afin d'étudier leurs polymorphismes liquides cristallins. Cette étude permet de déterminer les propriétés structurales qui apportent une bonne stabilité à la mésophase souhaitée, soit la smectique C. Cette étude multidisciplinaire à l'interface entre la modélisation moléculaire, la synthèse organique et la caractérisation physico-chimique permet de mieux comprendre le comportement des mésogènes ainsi que corréler les observations qu'il est possible de faire entre le microscopique et le macroscopique.