Estudio de la dinámica molecular lenta en cristales líquidos selectivamente deuterados

• Autores: Mensio, Oscar Leandro; Zamar, Ricardo César; Pusiol, Daniel José
• Año de publicación: 1998
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 1998;01(10):270-276
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Se estudia teórica y experimentalmente la influencia de las interacciones y correlaciones multi-espín en la relajación del orden dipolar en cristales líquidos termotrópicos nemáticos. Con el objeto de separar las contribuciones provenientes de los protones de los anillos bencénicos de las de los grupos metilos, medimos los tiempos de relajación Zeeman (T₁) y dipolar (T₁ᴅ) en el PAA (para-azoxyanisole) y PAAd₆ (en donde se cambian los grupos CH3 por CD3). Las mediciones cubren un amplio rango de frecuencias (10³ - 3. 10⁷ Hz). Encontramos que las fluctuaciones de orden del director (FOD) constituyen el principal mecanismo de relajación del orden dipolar, aún a altas frecuencias, y que existe una notable diferencia con la predicción del modelo semiclásico de pares de spines aislados, similarmente a lo observado previamente en los compuestos 8CB y HpAB⁽¹⁾. Debido a que en el PAAd₆ se observa un gap similar al de los otros compuestos, se puede concluir que la discrepancia no está relacionada con las contribuciones de los protones de los grupos metilo. Por otro lado, el cálculo de Tıᴅ, mediante una teoría semiclásica que admite interacciones y correlaciones multispin, arroja que la inclusión de un segundo vecino en el anillo bencénico es irrelevante. Estos resultados sugieren, en consistencia con estudios del segundo momento de los espectros de absorción y de “espectros a campo cero", que la única interacción relevante para la relajación espín-red en estos compuestos, es la de los espines del anillo bencénico en posición orto. Concluimos que el origen de la discrepancia está en la suposición de orden débil, sobre la que se basa la teoría semiclásica. Una teoría más realista debe incluir las interacciones espin-espin durante el tiempo de vida de las fluctuaciones, y por lo tanto, debe tener carácter cuántico
Larmor frequency dependent measurements of Zeeman (Tız) and dipolar order (T₁ᴅ) relaxation times provide experimental information on the molecular dynamics in liquid crystals. However, at present, the exact theoretical expression relating T₁ᴅ with the spectral densities of the molecular motions is not well stablished. In fact, recent relaxation studies in nematic thermotropic liquid crystals have shown the failure of the standard semiclassical model of isolated phenyl proton pairs. In this work we present an experimental and theoretical analysis of the influence of multi-spin interactions and correlations on the relaxation of the dipolar order. To distinguish the contributions from the benzene-ring and methyl alkyl-chain protons we measured Tiz and T₁ᴅ in PAA and in the methyl-deuterated PAA in the frequency range 10³ - 3 × 10⁷ Hz. We found noticeable gaps between experiment and standard theory in both compounds showing that the failure of the two-spin model is not directly related to the neglecting of the methyl-protons effect. However, we calculated that the contribution to T₁ᴅ from benzene-ring protons different of the first neighbor gives a negligible correction. This result suggests, in consistency with second-moment studies of the proton spectra, that the more relevant spin interaction for the spin-lattice relaxation in these compounds, is that of the ortho phenyl protons and that the failure of the model should be ascribed to the basic assumptions of the semiclassical weak-collisions relaxation theory
Fil: Mensio, Oscar Leandro. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física (UNC-FaMAF). Córdoba. Argentina
Fil: Zamar, Ricardo César. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física (UNC-FaMAF). Córdoba. Argentina
Fil: Pusiol, Daniel José. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía y Física (UNC-FaMAF). Córdoba. Argentina