Effect of surfactant alkyl chain length on uniaxial to biaxial cholesteric phase transitions in lyotropic mixtures

Abstract

Bu çalışmada, kolesterik faz veren bazı sürfaktant temelli karışımlar, sürfaktant alkil zinciri uzunluğunun (a) tek eksenli-çift eksenli faz geçişleri ve (b) farklı kolesterik fazların stabilizasyonu üzerine etkisinin incelenmesi için hazırlanmıştır. Potasyum alkanoatlar, KCx (potasyum undekanoat, KC11; potasyum dodekanoat, KC12; potasyum tridekanoat, KC13) sürfaktant moleküller olarak seçilmiştir. Bu çalışma kapsamında, kiral konuk molekül brusin içeren KCx/potasyum sülfat (K2SO4)/dekanol (DeOH)/su/brusin liyotropik karışımları ile çalışılmıştır. Faz diyagramlarında sürfaktant alkil zinciri uzunluğunun faz topolojilerini nasıl etkilediklerini göstermek için kısmi faz diyagramları çıkarılmıştır. Daha uzun alkil zincirinin daha geniş diskotik kolesterik faz (ChD) bölgesinin oluşmasını öncülendiği, kalamitik kolesterik (ChC) ve çift eksenli kolesterik (ChB) faz bölgelerinin ise azaldığı gözlemlenmiştir. Tek eksenli fazlardan çift eksenli faza geçişler polarize optik mikroskopisi ölçümlerinden belirlenmiştir ve ChD-ChB ile ChB-ChC faz geçişlerinin daha düşük sıcaklıklara kaydığı gösterilmiştir.

In the present work, some ionic surfactant-based lyotropic mixtures, exhibiting cholesteric phases, were prepared to investigate the effect of surfactant alkyl chain length on (a) uniaxial-to-biaxial phase transitions and (b) stabilization of different cholesteric phases. Potassium alkanoates, KCx, (potassium undecanoate, KC11, potassium dodecanoate, KC12, and potassium tridecanoate, KC13) were chosen as the surfactant molecules. The lyotropic mixtures, which were composed of KCx/potassium sulfate (K2SO4)/decanol (DeOH)/water/brucine, where brucine is a chiral dopant molecule, were studied in the frame of the present work. Partial phase diagrams were constructed to show how the surfactant alkyl chain affects the phase topologies in the phase diagrams. It was observed that while the longer the surfactant alkyl chain favors the formation of the larger discotic cholesteric, ChD, phase domain, the cholesteric biaxial, ChB, and calamitic discotic, ChC, regions expense. The phase transitions from the uniaxial cholesteric phases to biaxial cholesteric phase were determined from polarising optical microscopy measurements and it was shown that the ChD-to-ChB and ChB-to-ChC phase transitions shifted to lower temperatures.