Origine molecularie de la phase smectique C: Simulation, experimentation, theorie et philosophie.

摘要

L'importance technologique des cristaux liquides se reflete dans leurs nombreuses applications repandues dans la vie quotidienne, principalement dans le domaine de l'affichage. Parmi les phases liquides cristallines, certaines sont plus interessantes que d'autres au niveau des applications. La phase smectique C est l'une de celles-ci.;Malheureusement, le developpement de nouvelles molecules dotees de cette phase comporte une grande part d'essai-erreur. Ce travail vise l'amelioration de la comprehension des facteurs microscopiques qui menent a l'apparition de la phase liquide cristalline smectique C. Une telle connaissance accelererait la recherche de nouvelles molecules et donc de nouvelles applications technologiques.;Au sens plus large, cette etude s'inscrit dans une demarche philosophique qui tente de mettre a l'epreuve les idees du concept d'emergence en science. La recherche sur les cristaux liquides constitue un terrain d'essai pour ces idees. Ces dernieres servent a mettre en lumiere les forces et les faiblesses de la simulation et donc de mieux interpreter les resultats.;L'approche employee dans ce travail integre la simulation, l'experimentation ainsi que des modeles theoriques. La methode dite multiechelle du laboratoire Soldera est appliquee pour le volet simulation. Elle consiste en une sequence de differents types de simulations : ab initio, dynamique moleculaire atomistique puis mesoscopique.;Grace a la simulation, le comportement microscopique de seize molecules differentes est reproduit par dynamique moleculaire atomistique sur une plage de temperature allant de 300K a 650K. Les seize molecules different les unes des autres par des changements sur la longueur des chaines terminales ainsi que des changements sur le type de corps rigide. Experimentalement, certaines presentent la phase smectique C et d'autres non.;Les resultats des potentiels d'interactions intermoleculaires obtenus par la simulation ont ete compares au polymorphisme experimental (phases exprimees, temperatures de transitions, etc.) des molecules. Les donnees experimentales sont tirees de la litterature ou de travaux anterieurs du laboratoire Soldera.;Cette comparaison permet d'etablir des corollaires entre le comportement microscopique et macroscopique des molecules. Le resultat le plus notoire de ce travail est que les molecules ayant de plus fortes interactions coulombiennes presentent plus souvent la phase smectique C. Ce resultat corrobore certains modeles theoriques bases sur les interactions intermoleculaires pour expliquer l'apparition de cette phase.;Par ailleurs, les resultats de simulations permettent de predire le comportement experimental d'une serie de molecules qui n'a pas ete synthetisee a ce jour. La verification eventuelle de cette prediction permettrait de valider la methode employee dans cet ouvrage.;Finalement, les conclusions de ce travail expliquent l'importance d'effectuer des simulations sur d'autres molecules caracterisees experimentalement dans la litterature. Ces nouvelles comparaisons entre donnees experimentales et de simulations permettraient de contfirmer ou de nuancer les observations faites dans ce memoire.