Studio dell'ordine posizionale short-range in un cristallo liquido nematico: trattamento e analisi di pattern di diffrazione di raggi X

The present thesis analyzes X-ray diffraction patterns acquired on a nematic liquid crystal at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (France), with the aim of investigating the temperature dependence of short-range positional order and probing the presence of cybotactic clusters (nanoscale groups of molecules arranged in layers). For each temperature, the diffraction images were preliminarily corrected using scripts developed in a Python environment in order to separate the scattering signal originating from the sample from the background contribution. Two integrations of the low-angle diffraction peak were then performed to extract the intensity profiles along directions parallel and perpendicular to the sample alignment direction. The resulting data were subsequently analyzed using fitting procedures to determine the full width at half maximum (FWHM) of the diffraction peaks and, from this, the characteristic correlation lengths associated with the positional order of the system. This approach made it possible to estimate the longitudinal and transverse dimensions of the cybotactic clusters in the nematic phase as a function of temperature.

La tesi presenta l’analisi di pattern di diffrazione a raggi X acquisiti su un cristallo liquido nematico presso l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Greno- ble (Francia), con l’obiettivo di studiare la dipendenza dalla temperatura dell’ordine posizionale a corto raggio e di investigare la presenza di cluster cibotattici (gruppi nanoscopici di molecole disposte a strati). Per ciascuna temperatura, le immagini di diffrazione sono state preliminarmente corrette mediante script sviluppati in ambiente Python al fine di separare il segnale proveniente dal campione dal fondo. Sono quindi state effettuate due integrazioni del picco di diffrazione a basso angolo, per l’estrazione dei profili di intensità lungo le direzioni parallela e ortogonale alla direzione di allineamento del campione. I dati ottenuti sono stati successivamente analizzati mediante tecniche di fit, al fine di determinarne la larghezza a metà altezza (FWHM) dei picchi di diffrazione e, da questa, le lunghezze di correlazione caratteristiche dell’ordine posizionale del sistema. Tutto ciò ha permesso di stimare la dimensione longitudinale e trasversale dei cluster cibotattici in fase nematica al variare della temperatura.