J. Physique Lett. 43, 193-197 (1982)
DOI: 10.1051/jphyslet:01982004306019300

Evidence of tilted monolayer cybotactic groups in a partially bilayer SA phase

A.M. Levelut¹ et C. Druon<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Physique des Solides, Bât. 510, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay, France
²  Université de Lille 1, Centre Hyperfréquences et Semiconducteurs , 59655 Villeneuve d'Ascq Cedex, France

Abstract
A study using X-ray diffraction for 4 nonanoate 4' cyanobiphenyl (8 COO CB) shows that the SA phase has a partially bilayer structure with layer thickness d = 1.4 L (L : molecular length). It also shows monolayer fluctuations inside this phase. Moreover, it points out that there exist skewed cybotactic groups of single molecules in the partially bilayer S A phase in the supercooled range of the SA phase. The size of these groups is about 500 molecules, the tilt angle is about 35°. A study using dielectric relaxation for this compound has also been performed. It shows that the activation energy for reorientational movement of the molecule has unusual behaviour. With decreasing temperature, this energy decreases to the N-SA transition but it increases in smectic supercooled range. Variations obtained are in agreement with information obtained from X-ray experiments.

Résumé
Une étude en diffraction de rayons X du 4 nonanoate 4' cyanobiphényle (8 COO CB) montre que la phase SA est de type partiellement bicouche avec une épaisseur de couche valant 1,4 L (L : longueur moléculaire). Elle met aussi en évidence des fluctuations monocouches dans la structure partiellement bicouche. De plus, elle montre que dans la gamme de température correspondant à la phase smectique en surfusion, des groupes cybotactiques monomoléculaires de structure SC apparaissent dans la phase SA. L'étendue des groupes est de l'ordre de 500 molécules et l'angle d'inclinaison des molécules est de 35° environ. Une étude en relaxation diélectrique sur ce composé a été faite. Elle indique que l'énergie d'activation du mouvement de réorientation de la molécule varie de façon inattendue. Lorsque la température décroît, l'énergie diminue à la transition N-SA mais elle augmente pour les températures correspondant à la phase SA en surfusion. Les variations relevées sont en accord avec les renseignements obtenus à partir des expériences de rayons X.

PACS
6130E - Experimental determinations of smectic, nematic, cholesteric, and lyotropic structures.
7740 - Dielectric loss and relaxation.

Key words
dielectric relaxation -- molecular orientation -- molecular reorientation -- organic compounds -- smectic liquid crystals -- X ray diffraction examination of liquids -- tilted monolayer cybotactic groups -- bilayer S sub A phase -- X ray diffraction -- 4 nonanoate 4' cyanobiphenyl -- bilayer structure -- tilt angle -- dielectric relaxation