Numéro
J. Physique Lett.
Volume 45, Numéro 16, août 1984
Page(s) 793 - 798
DOI https://doi.org/10.1051/jphyslet:019840045016079300
J. Physique Lett. 45, 793-798 (1984)
DOI: 10.1051/jphyslet:019840045016079300

Anisotropy induced director refraction inside inversion walls in nematic liquid crystals

A. M. Figueiredo Neto, Ph. Martinot-Lagarde et G. Durand

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


Abstract
We compute the texture of the inversion walls which appear in nematics in a magnetic field. In the isotropic case, where the 3 curvature elastic constants are equal, the Brochard planar description is correct. In the anisotropic general case, we find an unpredicted director rotation around the field, which minimizes the elastic free energy of the wall, by transferring some curvature distortion toward the lowest elastic constant curvature mode. This rotation is calculated to first order in the elastic anisotropy. By symmetry, the planar model remains valid when there is no twist in the wall. This rotation explains the recently observed twist of neutral axes along the inversion walls in lyotropic liquid crystals. In the highly anisotropic case (polymeric nematics), the ellipticity of closed loop walls should be twice larger than that predicted.


Résumé
Nous recalculons la texture des parois qui apparaissent entre deux domaines symétriques dans des cristaux liquides nématiques places dans un champ magnétique. Dans le cas isotrope où les trois constantes élastiques de courbure sont égales la description planaire de Brochard est correcte. Dans le cas général anisotrope nous trouvons que, dans la paroi, le directeur tourne autour d'un axe parallèle au champ. L'énergie est ainsi diminuée par la transformation d'une déformation de courbure en une autre, d'énergie plus faible. Nous avons calculé cette déformation au premier ordre par rapport à l'anisotropie relative entre les constantes élastiques. Par symétrie le modèle plan reste valable quand il n'y a pas de torsion dans la paroi. La rotation du directeur autour du champ, indiqué par notre calcul, explique la rotation des lignes neutres optiques récemment observée dans les parois des cristaux liquides lyotropes. Aux fortes anisotropies (polymères nématiques) l'aplatissement des boucles formées par les parois devrait être deux fois plus grand que prévu.

PACS
6130G - Orientational order of liquid crystals in electric and magnetic fields.
6210 - Mechanical properties of liquids.

Key words
elastic constants -- free energy -- nematic liquid crystals -- induced director refraction -- nematic liquid crystals -- inversion walls -- magnetic field -- curvature elastic constants -- Brochard planar description -- director rotation -- elastic free energy -- elastic anisotropy -- lyotropic liquid crystals -- polymeric nematics -- closed loop walls