The flow under stress of a layered compound (SmA, lyotropic lamellar phase) is usually a highly complex phenomenon involving several scales of deformations. At high shear-rate, the stress/strain-rate relations are frequently non-linear[1] because of the presence of dislocations and macroscopic structures such as focal conic domains and onions (« smectic hedgehog defects »). These defects are easily observed under optical microscope but the connection between their individual motion and the macroscopic behavior is still a challenging problem.
At lower strains, in small displacements experiments, the situation seems simpler because the geometry of the layers is initially well-defined[2]. However, the theoretical establishment of the stress-strain relationships remains often speculative because of a lack of in-situ observations. The authors frequently evoke some complex behaviors of microscopic defects such as edge and screw dislocations present in the sample in order to explain the experimental results. For example, the helical instability of screw dislocations[3] into edge dislocation loops could explain some compression experiments of smectics[4] or even time-resolved Surface Force Apparatus experiments[5].
We have developed a simple experiment of microplasticity in which we can observe by optical methods the dynamics of single microscopic defects (edge and screw dislocations) under microscope in a smectic slab while measuring the macroscopic deformation of the sample. Several important mechanisms at the origin of the plasticity of smectics have been elucidated or confirmed by our direct observations[6]:
a)The relation between the existence of a macroscopic yield stress and the individual depinning of mobile edge dislocations from anchored screw dislocations.
b)The role of the heterogeneous/homogeneous nucleation of edge dislocations under strain.
c)The validity domain of the Orowan relation ruling the motion of dislocations in a smectic.
d)Different regimes (change of shapes and interactions with other dislocations) for climbing edge dislocations.

[1] See for exemple, C. Meyer, S. Asnacios, and M. Kleman, Eur. Phys. J. E, 6, 245 (2001).
[2] R. Bartolino and G. Durand, Phys.Rev.Lett., 39, 1346 (1977).
[3] L. Bourdon, M. Kléman, L. Lejcek and D. Taupin, J. de Phys. 1981, 42, 261 (1981).
[4] P. Oswald and M. Kléman, J. de Phys. Lettres, 45, L319 (1984).
[5] R. A. Herke, N. A. Clark, and M. Handshy, Phys.Rev. E, 56, 3028 (1997).
[6] C. Blanc, N. Zuodar, I. Lelidis, M. Kleman, J.-L. Martin, Phys. Rev. E, 69, 011705 (2004).

The behavior of lamellar materials under strain is not yet completely understood, either for large shears where macroscopic defects (onions, focal conic domains) are formed, or even in small-strains experiments where the deformation is ruled by dislocations. We have developed a micro-plasticity experiment, in which we impose a controlled strain to an homeotropic smectic A sample and observe, under microscope, the associated motion of edge dislocations (a dynamical extension of the well-known experiment [1] at rest described in R. B. Meyer et al., Phys. Rev. Lett. 41, 1393 (1978)). We note that edge dislocations are strongly pinned by screw dislocations. We explain how this pinning is at the origin of a yield strain. We furthermore study the dynamics of climbing edge dislocations and evidence a morphological transition from a jerky motion to a viscous regime. We clarify the role of the pinning in this transition.

New perfluoroalkylated acrylic monomers with a biphenyl core and hydrocarbon spacer (CH2)m of various length (m = 0, 6, 11) were synthesized from biphenol. Phase transitions of monomers and intermediates isolated in the course of the synthesis were studied by differential scanning calorimetry (DSC) and polarized optical microscopy (POM). Whereas most fluoroacrylic monomers and low molecular weight precursors displayed thermotropic behavior (whatever the length of the spacer), the polymers did not retain the ability to form mesophases. Moreover, the bulk organization of the fluorinated side groups was diminished strongly for polymers in comparison with the corresponding fluorinated monomers. Nevertheless, it was demonstrated that an intermediate length of the spacer (–CH2)6, could favor the organization of the rigid perfluoroalkylated biphenyl side groups in the bulk.

Nous avons étudié la dynamique de type « creep » des défauts topologiques dans le cristalliquide nématique 5CB. Comme toute phase ordonnée, les phases nématiques présentent desdéfauts topologiques liés à l’ordre orientationnel caractéristique de cette phase. A la suite dela trempe rapide de la phase isotrope dans la phase nématique, ces défauts apparaissent sousforme de couples de charges opposées qui s’attirent et s’annihilent. Cette dynamique peut êtrecontrôlée en appliquant un champ électrique ; il existe ainsi un intervalle de valeurs du champqui stabilisent les défauts et qui permettent de mesurer la force de piégeage de la surface .Sous microscope polarisant, nous avons étudié dans un premier temps la dépendance de ladynamique des défauts en fonction de la température et de l’intensité du champ appliqué. Ades températures éloignées de la transition isotrope-nématique, la disinclinaison reste attachéeaux substrats par deux points fixes. Par contre, à des températures plus élevées, la ligne sedéplace en emmenant ses points de contact, ce qui se traduit par l’action d’une force defrottement de type solide et d’un mouvement de type « creep ». Un étude de la vitessemoyenne en fonction du champ appliqué nous a permis ainsi d’avoir des informations sur lepaysage énergétique de la surface rencontré par le défaut.Dans un deuxième temps, nous avons étudié et modélisé la dynamique d’annihilation deboucles topologiques qui s’inscrivent sur la surface lorsque deux défauts de charges’annihilent en présence d’un champ électrique intense. Dans cette situation, le pinning desdes boucles aux irrégularités de la surface se traduit par l’existence de divers régimes dont unrégime de type « creep ».

Nous souhaitons réaliser des systèmes lyotropes-thermotropes dans lesquels une organisationlyotrope coexiste avec un solvant cristal liquide thermotrope.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à un système mixte de typemicroémulsion/ nématique, composé d’un mélange de molécules amphiphiles (bromure dedidodecyldimethylammonium DDAB), d’eau et de 5CB. Ce mélange avait été étudié dansl’équipe de Tanaka[1] qui avait discuté de l’existence d’une phase intermédiaire baptisée« nématique transparent » résultant de la compétition entre l’apparition d’un ordre nématiquedans le solvant et les effets d’ancrages sur les micelles. Diverses études que nous avonsmenées (dont une étude SAXS) infirment cependant ce point.Une étude soignée des diagrammes de phases couplée à des expériences de diffusions delumière nous a permis de montrer :- que l’ajout d’un cosurfactant (bromure de cetyltrimethyammonium CTAB) permetde faire varier continûment la taille des micelles, sans toutefois conduire àl’existence d’une phase lamellaire mixte.- que le 5CB possède des propriétés de cosurfactant et modifie fortement la courburespontanée des micelles.- qu’une interaction attractive entre micelles est présente et est vraisemblablementresponsable de l’absence de transition microémulsion/ lamellaire dans ce système.Cette première étude physico-chimique devrait nous conduire, par la suite, à l’étudequantitative des interactions entre micelles dans un solvant nématique.[1] J. Yamamoto, H. Tanaka, Nature, 409, 321 (2001).