X-ray Photographic Studies of Liquid Crystals I. A Cybotactic Nematic Phase
TL;DR: In this paper, it was shown that the X-ray diffraction patterns of the nematic phase of bis-(4′-n-octyloxybenzal)-2-chloro-1, 4-phenylenediamine show major maxima at two diffraction angles.
Abstract: The X-ray diffraction patterns of the nematic phase of bis-(4′-n-octyloxybenzal)-2-chloro-1, 4-phenylenediamine show major maxima at two diffraction angles. The ones at the larger angle are due to the interaction of neighboring, parallel molecules and the average distance between the long axes of the molecules can be calculated using the formula 2d sin θ = 1.117γ. The maxima at the smaller diffraction angle are related to the length of the molecule; the observed diffraction pattern is explained by assuming that a part of the molecules are organized in groups (cybotactic groups) in such a way that the ends of the molecules lie in fairly well defined planes making an angle of about 45° with the direction of the long axis of the molecules. At lower temperatures the large majority of the molecules are arranged in these groups, and the groups appear to be fairly rigid. At higher temperatures the groups become less prominent, but they do not completely disappear.
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TL;DR: The role of the phase in the second order smectic A↔ nematic transition is similar to the role of phase functions in superconductors as mentioned in this paper, where twist and bend distortions correspond to magnetic fields.
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TL;DR: This critical review focuses on recent progress in the field of T-shaped ternary amphiphiles, which can self-assemble into a series of new liquid crystalline phases with polygonal cylinder structures, new lamellar phases and LC phases combining columns and layers.
Abstract: This critical review focuses on recent progress in the field of T-shaped ternary amphiphiles. These molecules can self-assemble into a series of new liquid crystalline (LC) phases with polygonal cylinder structures, new lamellar phases and LC phases combining columns and layers. These structures are analyzed on the basis of symmetry, net topology and tiling pattern (Laves and Archimedean tilings) and discussed in relation to morphologies of multiblock copolymers, self organized DNA super-lattices, metal–organic frameworks, crystal-engineering and self-assembled periodic superstructures on surfaces (210 references).
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TL;DR: An overview of the current state of research in the field of biaxial nematic liquid crystalline materials is given in this paper, where the major theoretical concepts are outlined, including the classification to different symmetries, the importance of cooperativity and cluster formation for the development of BN order and the conditions for the establishment of field induced and spontaneous BN in nematic phases.
Abstract: An overview over the current state of research in the field of biaxial nematic liquid crystalline materials is given. After a short introduction, providing some general aspects and summarizing the classical approaches, the main part focuses on recent developments of new concepts for designing biaxial nematics. First, the major theoretical concepts are outlined, including the classification to different symmetries, the importance of cooperativity and cluster formation for the development of biaxial order and the conditions for the establishment of field induced and spontaneous biaxiality in nematic phases. These new concepts also require the re-evaluation of the tools used for the identification of phase biaxiality, which are discussed briefly. In the second part, recent progress in the design of potential biaxial nematic materials, especially focussing on bent-core molecules with nematic phases, is reported and, finally, comparisons with phase biaxiality as observed in smectic liquid crystals are made.
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TL;DR: In this article, the roots of the chemistry of conventional rod-like liquid crystals are briefly considered and low-molecular-weight liquid crystals were analyzed in terms of rigid groups (rod-like and disc-like ring systems), flexible groups, polar groups and short, linking segments.
Abstract: The roots of the chemistry of conventional rod-like liquid crystals are briefly considered The low-molecular-weight liquid crystals are analysed in terms of rigid groups (rod-like and disc-like ring systems), flexible groups, polar groups and short, linking segments On the basis of this analysis, the liquid-crystalline compounds actually existing can be classified into 48 types, which are illustrated with the aid of examples The relationships of low-molecular-weight and polymeric liquid crystals are briefly indicated Finally, from the presented material, some general conclusions are drawn
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01 Jan 1954
TL;DR: In this paper, Bragg et al. describe the Optik der R6ntgenstrahlen in Raumgitter and leitet damit fiber zu den experimentellen Methoden and Ergebn]ssen, die den folgenden B~nden vorbehalten bleiben.
Abstract: W~hrend W. L. Bragg im ersten, 1933 erschienenen Bande dieses grossangelegten Werkes eine allgemeine ()-bersicht fiber das ganze Gebiet der RSntgenstrahibeugung an Kristallen gab und dabei besonderes Gewicht auf die Atom-Theorie des Kristallbaus legte, behandelt Band I I die Optik der R6ntgenstrahlen im Raumgitter und leitet damit fiber zu den experimentellen Methoden und Ergebn]ssen, die den folgenden B~nden vorbehalten bleiben. Der Verfasser, wohlbekannt durch seine Untersuchungen fiber Atomformfaktoren und fiber den Einfluss der Mosaikstruktur und der Temperatur auf die Intensitar der Interferenzmaxima, hat die Arbeit an dem Buch schon in England begonnen. Seine Uebersiedelung nach Kapstadt, mehr noch der bald darauf ausbrechende Krieg, haben Fertigstellung und Drucklegung bis 1948 verzSgert. Aber, wie das Sprichwort sagt, 'was lange w~hrt, wird endlich gut ' . Das nunmehr vorliegende Werk ist bewundernswert wegen der Vielseitigkeit des behandelten Stoffs, der umfassenden Berficksichtigung der Literatur aus allen Teilen der Erde, der Vollst~ndigkeit in allen theoretischen Einzelheiten und der Kunst der Darstellung im Allgemeinen. Nach der experimentellen Seite hin l~sst tier Autor Knappheit walten; die sp~teren B~nde werden ja die Erg~nzungen bringen. Und doch spfirt man in seiner Darstellung fiberall die 'Lebensn~he', die einer vielseitigen experimentellen Bet~tigung entspringt. Der Verfasser folgt insofern der historischen Entwicklung, als er mit der Kinematischen Theorie der RSntgenstrahlinterferenzen beginnt, in der die gegenseitigen Zustrahlungen zwischen den Atomen des Kristalls vernachl~ssigt werden. Er braucht dabei yon vornherein das Verfahren des reziproken Gitters, das ja der Benutzung des Braggschen Spiegelungsgesetzes weniger bei den regul~ren Maxima eines ungestSrten Raumgitters vorzuziehen ist, als bei den durch GitterstSrungen .aller Art hervorgerufenen Nebenmaxima. Zu solchen StSrungen ist auch die endliche Begrenzung der KristaUe zu z~hlen; auf den Kristallformfaktor und seine Analogie bei der Beugung sichtbaren Lichts geht das letzte Kapitel mit erfreulicher Griindlichkeit ein, obwohl meines Wissens dieser Teil der Theorie bisher weniger fiir die RSntgen-, als fiir die Elektronen-Strahlen in Betracht kommt. Von grundlegender Bedeutung in der kinematischen Theorie ist der Atomformfaktor. Kapitel I I I und IV berechnen ihn sowohl ffir Frequenzen weir oberhalb aller Absorptionskanten, als auch ffir Spektralbereiche in deren N~he, und zwar zun~chst nach der kIassischen Theorie, dann nach der Quantentheorie. Die Formeln der letzteren lassen sich n~mlich auf diese Art leicht anschaulich deuten. Eingehender als jedes andere mir bekannte Buch, geht dieses auf die Darstellung der Elektronendichte durch Fourierreihen und auf ihre experimentelle Ermitt lung ein. Und fast noch wertvoller erscheint dem Referenten der Bericht fiber die Nebenmaxima, welche tells bei Mischkristallen, tells als Folge der W~rmeschwingungen auch bei reinen Substanzen auftreten und erst verh~ltnism~issig sp~t erforscht wurden. Hier kommen besonders die schSnen Arbeiten yon K. Lonsdale und ihren Mitarbeitern in das rechte Licht, um so mehr, als der Text von einer grossen Zahl photographischer Reproduktionen unterstfitzt wird, wie denn auch die anderen Kapitel damit vortrefflich ausgestattet sind. Es entspringt wohl teils weiser Beschr~fl~ung des Autors, tells unfiberwundenen theoretischen Schwierigkeiten, dass das Buch die Diskussion dieser vielgestaltigen Erscheinungen nur soweit durchffihrt, dass aus den Beobachtungen die zugehSrige Intensit~tsverteilung im Raume des reziproken f i t t e r s angegeben wird, womit die Zuf~lligkeiten der Einfallsrichtung und der Wellenl~uge abgestreift werden. Die weitergehende Aufgabe, diese Intensit~tsverteilung aus den Gitterschwingungen zu deuten, geht fiber die 0p t ik hinaus und ist fiberhaupt nur in ganz wenigen F~llen bisher einigermassen gelSst. Aber auch die dynamische Theorie der RSntgenstrahlinterferenzen kommt zu Wort. Das Buch bringt sowohl die Ueberlegungen, durch welche C. G. Darwin schon 1914 zu ihr fiberleitete, als auch die einige Jahre sp~tere und die weir jiingere, yon Referenten gegebene, Form dieser Theorie. Der Reziprozit~tssatz der Optik gestattet dann den Uebergang zu den von Kossel entdeckten Interferenzen, bei denen die Strahiungsquelle im Inneren des Kristalls liegt. Die letzten Kapitel gehen fiber die auf Kristalle bezfiglichen TJ-berlegungen insofern hinaus, als sie neben der Beugungen besonders ldeinen Kristalliten und Festk6rpern mit Faserstruktur auch die Beugung an Gasmolekiilen, an Fliissigkeiten und Gl~sern in Betrachb ziehen. Die ~4Jmlichkeit der dabei benutzten Denkmethoden mit denen der Kristalltheorie und die grosse Bedeutung dieser Erscheinungen in der heutigen Physik und Chemie rechtfertigen diese ~-berschreitung des eigentlichen Themas. Man muss diesem Buche die weiteste Verbreitung wfinschen. Es ist mehr als ein Hilfsmittel ffir den auf dem Sondergebiete der R6ntgenstrahlbeugung arbcitenden Wissenschaftler. Es hat weitgehenden Wert fiir die wissenschaftHche Allgemeinbfldung der Physiker.
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TL;DR: In this paper, it was shown that there is a molecular space array in liquid primary normal alcohols, methyl to lauryl, which is called cybotaxis, and that the diffraction is produced by planes containing the polar groups of the parallel chain molecules.
Abstract: Evidence for a molecular space array in liquid primary normal alcohols, methyl to lauryl.---The x-ray diffraction in liquids has long been known. The suggestion has been repeatedly made that the effect is caused by fragmentary crystals. The viewpoint here taken is that there is a molecular space array, not crystalline, which is named cybotaxis. Evidence of the cybotactic state in liquid primary normal alcohols, methyl to lauryl, is adduced. By Mo $K\ensuremath{\alpha}$ x-ray diffraction ionization curves, two significant distances are measured, the first linearly dependent upon the content of carbon atoms and the second practically independent of this change in molecular length. The latter is thus the distance of separation perpendicular to the chain, and is 4.6A with lauryl, decreasing slowly to 4.4A with butyl and then rapidly to 3.8A with methyl. The value 4.6A is in striking agreement with the work of Adam on surface films of saturated fatty acids. The increase of the first distance, linearly with carbon content, is in harmony with the work of M\"uller and Saville and others, in that the increase is about 1.3A per carbon atom, and leads to the conclusion that the diffraction is produced by planes containing the polar groups, which are not perpendicular to the direction of the parallel chain molecules. Comparison of peaks in the liquid and solid states show that the spacings are not the same and the phenomena is not caused by crystal fragments. The cybotactic state permits mobility, but not random motion and is peculiar to the substance. The distances computed are the most probable spacings. The molecules may be regarded as having the same orientation in a small group, too small to give optical anisotropy. The discussion does not, therefore, extend to liquid crystals but adheres to the more general condition. The conception of the cybotactic state is helpful in an understanding of solutions and other liquid phenomena. The theories of Raman and Ramanathan, Debye and Zernike and Prins are suggestive in that they indicate that a definite molecular space array is not necessary for the production of a single diffraction halo. But they in no sense negate the evidence here adduced for a cybotactic state.
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