Espalhamento Raman Polarizado aplicado ao estudo de transições de fase de cristais líquidos

Abstract

Resumo: Neste trabalho o espalhamento Raman Polarizado foi utilizado para o estudo dos cristais líquidos termotrópicos 5CB e 8CB e cristal líquido liotrópico composto por Laurato de Potássio (KL, 25,28%), Decanol (DeOH, 6,24%) e óxido de detério (D2O, 68,48%). Os resultados, para os cristais líquidos termotrópicos, mostram simetria uniaxial coerente com o ordenamento molecular do sistema e a transição de fase Nemática - Isotrópica foi determinada pela mudança de simetria na dependência angular da intensidade do sinal de Raman polarizado. A transição de fase Esmética A- Nemática foi determinada pela variação da razão das intensidades Raman entre o eixo de alinhamento do cristal e perpendicular a ele. Para o cristal líquido liotrópico, a dependência angular do sinal de Raman Polarizado mostra um comportamento característico de dois eixos de simetria. Este comportamento foi observado para as diferentes moléculas que compõe o sistema, indicando que é um comportamento característico da micela e não apenas de um constituinte. As alterações na simetria permitiram determinar as transições das fases Nemática Discótica para Nemática Biaxial e Nemática Calamítica para líquido isotrópico. A transição da fase Nemática Biaxial para Nemática Calamítica foi determinada pelas variações das intensidades do sinal Raman nos eixos de orientação do cristal líquido e perpendicular a este. Na região da fase Biaxial, observou-se um comportamento não monotônico indicando a presença de mais de uma fase, o que corrobora com resultados de estudos anteriores que propuseram a existência de duas fases Nemática Biaxial, uma Biaxial positiva (NB+) e uma Biaxial negativa (NB). Assim, pode-se concluir que o espalhamento Raman Polarizado é uma técnica que permite identificar as diferentes simetrias entre as fases e determinar a presença destas fases e suas temperaturas de transição tanto para cristais líquidos termotrópicos quanto liotrópicos.

Abstract: In this work polarized Raman scattering was used to study thermotropic liquid crystals 5CB and 8CB, and alyotropic liquid Crystal composed by Potassium Laurate (KL, 25,28%), Decanol (DeOH, 6,24%) and deuterium oxide (D2O). The results, for the thermotropic liquid crystals, shown the uniaxial symmetry coherent with the molecular ordering of the system and the phase transition Nematic - sotropic was determined by the change on the angular dependency symmetry signal of the polarized Raman intensity. The phase transition Smetic A-Nematic was determined by the variation of the Raman intensity ratio between the Crystal alignment axe and the one perpendicular to it. For the lyotropic liquid Crystal, the angular dependancy of the polarized Raman signal shows a behave caracteristic by two symmetry axes. This behave was observed in the different molecules that compose the system, indicating that it is a characteristic behavior of the micelle and not just a constituent. The alteration in symmetry allowed to determinate the transitions of the phases Nematic Discotic to Nemtic Biaxial and Nematic Calamitic to isotropic liquid. The transition of the phase Nametic Biaxial to Nematic Calamitic was determined by the intensities variation of the Raman signal at the orientational axes of the liquid Crystal and the perpendicular to this. In the biaxial phase region, a non monotonic behavior was observed indicating a presence of more than one phase, which corroborates with past studies results that propose the existence of two Nematic biaxial phases, one Biaxial positive (NB*) and one Biaxial negative (NB). Thus, it can be concluded that the polarized Raman scattering is a tenique that allows to identify the differents symmetry between the phases and to determine the presence of these phases and their temperatures of transition for both thermotropic liquid crystals and lyotropic.