Résumé:

Le confinement et la courbure ont généralement des effets dramatiques sur les systèmes ordonnés tels que les cristaux liquides. Une de leurs principales conséquences est l’apparition de défauts topologiques qui altèrent localement l’ordre moléculaire du système. En particulier, quand un nématique est confiné dans une coque sphérique, une configuration avec quatre défauts organisés de manière tétraédrique est prédite [1]. Ces défauts pourraient être fonctionnalisés afin de créer des colloïdes tétravalents, ce qui permettrait de reproduire à l’échelle micrométrique la structure type diamant du carbone, un des défis actuels de la photonique. Malgré l’intérêt suscité par cette prédiction théorique, l’ordre nématique dans les coques sphériques n’a que peu été exploré expérimentalement. Ici, nous étudions les différentes structures des défauts observés expérimentalement dans des coques nématiques. Les coques étudiées sont des émulsions doubles générées par des techniques de microfluidique [2, 3]. La phase du milieu est un cristal liquide thermotropique, 4-n-octyl-4-cyanobiphenyl (8CB), alors que les phases intérieure et extérieure sont des solutions aqueuses contenant de l’alcool polyvinylique (PVA) qui stabilise l’émulsion double et force un ancrage planaire. En plus d’observer la structure tétraédrique originalement prédite par la théorie, nous montrons que cette structure n’est qu’une des nombreuses configurations résultant de la variation de l’épaisseur des coques [4]. Cette richesse dans la palette des configurations observées est multipliée lorsqu’on introduit, par l’intermédiaire de la température, une anisotropie entre les constantes élastiques K3 (flexion) et K1 (ébrasement) du cristal liquide. Une divergence du ratio K3/K1 empêche énergétiquement les distorsions de type flexion. En conséquence, les défauts se réorganisent autour d’un grand cercle de la sphère, confirmant ainsi les résultats récents des simulations [5]. Lorsque 1