Caracterização óptica de mesofases nemáticas e análise digital de texturas de mesofases colestéricas de cristais líquidos liotrópicos

Abstract

Resumo: Neste trabalho foram estudadas quatro amostras de cristal líquido liotrópico obtidas a partir da mistura ternária KL/DeOH/DO: uma nemática e três colestéricas. Estas últimas foram colesterizadas com a dopagem da mistura com BS. A amostra nemática foi investigada utilizando as técnicas de microscopia óptica de luz polarizada, conoscopia óptica e processamento digital de imagens. Estas metodologias permitiram caracterizar opticamente uma fase Ne- entre duas fases N+ na sequência de fases Np ? NB+ ? NB- ? NB+ ? ND. Do nosso melhor conhecimento, esse resultado é inédito na literatura e complementa o diagrama de fases que não previa essa sequência. As três amostras colestéricas foram investigadas por meio das técnicas de conoscopia óptica, microscopia óptica de luz polarizada, medidas do comprimento do passo em função da temperatura e determinação da largura das faixas claras e escuras da textura fingerprint em função da temperatura. Estas duas últimas são metodologias próprias que foram aprimoradas ou desenvolvidas e serão abordadas neste trabalho. Os dados obtidos das amostras colestéricas permitiram a identificação das sequências de fases ChD, Cho ? ChB ? Cho e ChD ? ChB ? Cho. As medidas de comprimento do passo confirmaram a baixa dependência do passo com a temperatura para amostras liotrópicas. As medidas da largura das faixas permitiram determinar que as faixas claras e escuras não têm larguras iguais e que a diferença entre elas é alterada com a variação da temperatura e o tipo de fase da amostra. Os resultados obtidos demonstraram a precisão dos métodos utilizados bem como a capacidade de determinar temperaturas de transição de fases somente com imagens de textura.

Abstract: In this work, four samples of lyotropic liquid crystal obtained from the ternary mixture KI/DeOH/DO were studied: one nematic and three cholesteric. The latter were cholesterized by doping the mixture with BS. The nematic sample was investigated using the techniques of polarized light optical microscopy, optical conoscopy and digital image processing. These methodologies allowed to optically characterize a phase N- between two phases N+ in the sequence of phases ND ? NB+ ? NB-? NB+ ? ND. To our best knowledge, this result is unpublished in the literature and complements the phase diagram that did not foresee this sequence. The three cholesteric samples were investigated using the techniques of optical conoscopy, polarized light optical microscopy, measurements of the pitch length as a function of temperature and determination of the width of the light and dark bands of the fingerprint texture as a function of temperature. These last two are proprietary methodologies that have been improved or developed and will be addressed in this work. The data obtained from the cholesteric samples allowed the identification of the phase sequences ChD, ChD ? ChB ? Cho and ChD ? ChB ? Cho. The pitch length measurements confirmed the low dependence on temperature for lyotropic samples. The measurements of the width of the bands allowed to determine that the light and dark bands do not have equal widths and that the difference between them is changed with the temperature variation and the phase type of the sample. The results obtained demonstrated the precision of the methods used as well as the capacity to determine phase transition temperatures with texture images only.