The articles of Pierre-Gilles de Gennes on liquid crystals published between 1968 and 1972 in the Comptes rendus de l'Académie des sciences appear today as models of conciseness. On barely three pages, with a few words and equations, de Gennes was able to give answers to enigmas posed by strange and often beautiful phenomena occurring in liquid crystals. Thread-like disclinations in nematics and cholesterics, dislocations in smectics or milky aspect of nematics due to light scattering are a few examples of them. Pierre-Gilles de Gennes was able to examine them from heights accessible only to him, to explain them and also to find how they are related to phenomena occurring in other ordered systems. His article on “Singularities permitted in ordered phases” laid the foundation for future work on the classification of topological defects. Our aim is to illustrate issues raised by de Gennes by examples taken from very recent experiments. By doing this, we prove that de Gennes' achievements remain valid and valuable today.
Les articles de Pierre-Gilles de Gennes sur les cristaux liquides publiés entre 1968 et 1972 dans les Comptes rendus de l'Académie des sciences frappent par leur concision. Sur trois pages à peine, avec peu de mots et d'équations, de Gennes esquissait les solutions d'énigmes posées par les étranges et souvent beaux phénomènes observés dans les cristaux liquides ; filiformes discinclinaisons dans les nématiques, dislocations dans les smectiques ou l'aspect laiteux des nématiques n'en sont que trois exemples. Pierre-Gilles de Gennes était capable de les examiner d'une hauteur á lui seulement accessible, de les expliquer et de les relier aux phénomènes se produisant dans d'autres systèmes ordonnés. Dans son article Types de singularités permises dans une phase ordonnée, de Gennes jetait les bases de travaux futurs sur la classification des défauts topologiques. Notre ambition est ici d'illustrer les problèmes considérés par de Gennes avec des exemples tirés de travaux très récents. De cette manière, nous montrons que les idées de Pierre-Gilles de Gennes restent toujours vivantes.
Mot clés : Cristaux liquides, Symétrie, Défauts topologiques, Paramètre d'ordre, Diffusion de lumière, Flexo-électricité
Pawel Pieranski 1
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Pawel Pieranski. Pierre-Gilles de Gennes: Beautiful and mysterious liquid crystals. Comptes Rendus. Physique, Volume 20 (2019) no. 7-8, pp. 756-769. doi : 10.1016/j.crhy.2019.01.002. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2019.01.002/
[1] Structure des cloisons de Grandjean–Cano, C. r. hebd. séances Acad. sci., Volume 266 (1968), pp. 571-573
[2] Fluctuations d'orientation et diffusion Rayleigh dans un cristal nématique, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 266 (1968), pp. 15-17
[3] Boucles de disclination dans les cristaux liquides, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 275 (1972), pp. 257-259
[4] Types de singularités permises dans une phase ordonnée, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 275 (1972), pp. 319-321
[5] Modes “péristaltiques” d'un film de savon, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 268 (1968), pp. 1207-1209
[6] Sur la transition smectique A ↔ smectique C, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 274 (1972), pp. 758-760
[7] Remarques sur la diffusion des rayons X par les fluides nématiques, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 274 (1972), pp. 142-144
[8] Sur la structure du cœur des coniques focales dans les smectiques A, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 275 (1972), pp. 549-550
[9] Dislocations coin dans un smectique A, C. r. hebd. séances Acad. sci., Ser. B, Volume 275 (1972), pp. 939-941
[10] The Physics of Liquid Crystals, The Physics of Liquid Crystals, Oxford University Press, 1974
[11] Graine de mandarin, Éditions Odile Jacob, 1994
[12] New family of nematic liquid crystals for displays, Electron. Lett., Volume 9 (1973) no. 6, pp. 130-131
[13] Eine einfache molekulare Thoerie des nematischen kristallinflüssigen Zustandes, Z. Naturforsch., Volume 13a (1958), pp. 564-566
[14] Phenomenology of short-range order effects in the isotropic phase of nematic materials, Phys. Lett. A, Volume 30 (1969), pp. 454-455
[15] An analogy between superconductors and smectics A, Solid State Commun., Volume 10 (1972), pp. 753-756
[16] Dislocations, Pergamon Press, 1964
[17] Dislocations and other topological oddities, C. R. Physique, Volume 17 (2009), pp. 242-263
[18] Sensing surface morphology of biofibers by decorating spider silk and cellulosic filaments with nematic microdroplets, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Volume 113 (2016), pp. 1174-1179
[19] Action of fields on captive disclination loops, Eur. Phys. J. E, Soft Matter, Volume 40 (2017), p. 28
[20] Characterisation of a new helical smectic liquid crystal, Nature, Volume 337 (1989), pp. 449-452
[21] On “An analogy between superconductors and smectics A”, P.G. de Gennes' Impact on Science, vol. 1, World Scientific, 2009
[22] Ferroelectric liquid crystals, J. Phys. (Paris) Lett., Volume 36 (1975), pp. 69-71
[23] Topological point defects in nematic liquid crystals, Philos. Mag., Volume 86 (2006), pp. 4117-4137 (An excellent introduction to the theory of monopoles can be found in)
[24] Singular lines and singular points of ferromagnetic spin systems and of nematic liquid crystals, J. Phys. (Paris), Volume 33 (1972), p. 1089
[25] Sur les courbes définies par les équations différentielles, J. Math., Volume 2[4] (1886), p. 151
[26] Übersicht über das Magnetisierungs Verhalten in dünnen Schichten, Z. Angew. Phys., Volume 17 (1964), p. 121
[27] Nonsingular screw disclination lines in nematics, Phys. Rev. Lett., Volume 29 (1972), pp. 90-92
[28] Novel colloidal interactions in anisotropic fluids, Science, Volume 275 (1997), pp. 1770-1773
[29] Persistent quasi-planar nematic texture: its properties and topological defects, Phys. Rev. E, Volume 94 (2016)
[30] Hedgehogs in the dowser state, Eur. Phys. J. E, Soft Matter, Volume 39 (2016), p. 121
[31] Piezoelectric effects in liquid crystals, Phys. Rev. Lett., Volume 22 (1969), pp. 918-921
[32]
, Clarendon Press, Oxford, UK (1993), p. 136[33] Liquid–crystalline electricity: the bending mode of MBBA, Z. Naturfosch., Volume 27a (1971), pp. 277-280
[34] Flexoellectrically controlled twist of texture in a nematic liquid crystal, J. Phys. Lett. (Paris), Volume 43 (1982), pp. 356-369
[35] Flexo-electricity of the dowser texture, Soft Matter (2018) | DOI
[36] The theory of liquid crystals, Trans. Faraday Soc., Volume 29 (1933), pp. 883-899
[37] On the theory of liquid crystals, Discuss. Faraday Soc., Volume 25 (1958), pp. 19-28
[38] Anisotropy of the turbidity of an oriented nematic liquid crystal, J. Phys., Colloq. C1, Volume 36 (1975), pp. 197-202
[39] Impact on science (J. Bok; J. Prost; F. Brochard-Wyart, eds.), Solid State and Liquid Crystals, vol. I, World Scientific, 2009
[40] Impact on science (J. Bok; J. Prost; F. Brochard-Wyart, eds.), Soft Matter and Biophysics, vol. II, World Scientific, 2009
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