Comportements colloïdaux dans des films minces de cristaux liquides

Résumé

Le confinement des microparticules dans un film mince de fluide isotrope est généralement accompagné d’une déformation des interfaces qui donne naissance à de fortes interactions capillaires entre colloïdes, de nature attractive dans la plupart des cas. La situation devient différente lorsqu’il s’agit d’un film mince de fluide complexe à l’exemple du cristal liquide nématique. Nos études ont été alors consacrées au cas des colloïdes piégés dans un film nématique mince étalé sur un liquide isotrope. Lorsque l’épaisseur du film nématique devient inférieure à la taille des colloïdes, l’apparition d’effets capillaires engendre deux nouvelles géométries élastiques autour des particules : Le dipôle élastique géant et la texture « papillon ». La particule dans le cas du dipôle géant est accompagnée de son contre-défaut localisé à une distance qui dépasse 100 fois sa taille. La texture « papillon » est cependant caractérisée par la présence du défaut topologique qui reste très proche de la particule d’un côté et d’une paroi π de l’autre côté. En exploitant les cartes du vecteur directeur bidimensionnel c et de la mesure du retard optique, nous avons analysé quantitativement et séparément la déformation capillaire et les textures élastiques du nématique. Dans les deux géométries observées, la déformation capillaire axisymétrique tend à imposer une orientation radiale au vecteur c autour des colloïdes mais avec des conditions topologiques différentes. En utilisant des simulations numériques nous avons retrouvé les textures élasto-capillaires observées expérimentalement. Finalement, nous avons montré que les distorsions élastiques autour des colloïdes piégés entrainent des forces élastiques à grande distance qui entrent en compétition avec les forces capillaires pour modifier l’auto-organisation des colloïdes aux interface du film nématique mince.

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