J. Physique Lett. 44, 817-822 (1983)
DOI: 10.1051/jphyslet:019830044019081700

Conformational flexoelectricity in nematic liquid crystals

I. Dozov, Ph. Martinot-Lagarde et G. Durand

Laboratoire de Physique des Solides, Bât. 510, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France

Abstract
Using the direct flexoelectric effect in an hybrid (homeotropic-planar) nematic cell, we have measured the bulk flexoelectric coefficient e* for two cyanobiphenyl compounds, 8CB and 8OCB. For 8CB, the flexo coefficient is comparable in sign and magnitude with that of MBBA, i.e. e* ˜ + 10-4 cgs. 8OCB presents an anomalously large and negative e* ˜ - 5 x 10-4 cgs. The small influence of the cyano group can be explained by molecular pairing. The large effect from the oxygen is interpretated by a coupling between the macroscopic bend distortion and conformations of the alkoxy chains, i.e. as conformational (dipolar) flexoelectricity. The temperature dependence of e* shows an unexpected proportionality to the nematic order parameter S. This may be related to the steric constraint, from the rigid rod cores, on the entropy of the alkoxychains.

Résumé
En utilisant l'effet flexoélectrique direct dans une cellule nématique hybride (planairehoméotrope), nous mesurons le coefficient flexoélectrique de volume e* pour deux composés cyanobiphényls, le 8CB et le 8OCB. Pour le 8CB, le coefficient flexo se compare en grandeur et en signe à celui du MBBA (e* ˜ + 10-4 cgs). 8OCB présente un coefficient négatif et anormalement grand e* ˜ - 5 × 10 -4 cgs. La faible influence des dipôles CN peut s'expliquer par un ordre local antiferroélectrique. La grande variation de e*, provenant des oxygènes, s'interprète par un couplage entre la flexion macroscopique et les conformations des chaînes alkoxy; c'est-à-dire de la flexoélectricité (dipolaire) conformationnelle. La dépendance de e* en température montre un effet inattendu en S (paramètre d'ordre nématique). Cette dépendance pourrait s'expliquer par les contraintes stériques imposées par l'ordre nématique sur l'entropie des chaînes alkoxy.

PACS
6130G - Orientational order of liquid crystals in electric and magnetic fields.

Key words
flexoelectricity -- nematic liquid crystals -- organic compounds -- nematic liquid crystals -- flexoelectric effect -- cyanobiphenyl compounds -- ICB -- 8OCB -- MBBA -- molecular pairing -- rigid rod cores -- entropy