DOI: 10.1051/jp1:1994216
J. Phys. I France 4 (1994) 1705-1723

Domain structure in biphenyl incommensurate phase II observed by electron paramagnetic resonance

A. Véron¹, J. Emery¹ and M. Spiesser<sup>2

1</sup>  Equipe de Physique de l'Etat Condensé, Université du Maine, Boulevard O. Messiaen, 72017 Le Mans Cedex, France
²  Laboratoire de Physique Cristalline, Institut des Matériaux de Nantes, 2 Rue de la Houssinière, 44072 Nantes Cedex 03, France

(Received 25 March 1994, revised 27 June 1994, accepted 27 July 1994)

Abstract
The domain structure in incommensurate phase II of single biphenyl crystal has been observed by investigations of the optically excited states of the Electronic Paramagnetic Resonance (E.P.R.) deuterated naphthalene molecular probes which substitute biphenyl molecules. Our results confirm that this phase is a 1q bi-domain one. The analysis of the spectra obtained in X band (9.5 GHz) experiments, in relation with the spin Hamiltonian parameter properties permits us to show that the E.P.R. probe rotates around a direction perpendicular to its long axis while the biphenyl molecule undergoes a twist movement around this axis. They also account for a regime which is like a " multi-soliton " regime while the modulation is a plane wave one in the pure single crystal. The two molecules of the high temperature cell do not exactly experience the saure displacement field in the incommensurate phase and consequently the two domains can be distinguished. The spin Hamiltonian parameters which characterize the E.P.R. probes have been determined in the incommensurate phase II of biphenyl.

Résumé
La structure en domaines de la phase II du biphényle est mise en évidence par les investigations dans les états photo-excités des molécules de naphtalène deutéré, utilisées comme sondes de Résonance Paramagnétique Electronique, se substituant de manière diluée dans le mono-cristal de biphényle. Ceci confirme que cette phase est 1q bi-domaine. L'analyse des spectres obtenus dans des expériences en bande X (9.5 GHz) en relation avec les propriétés de l'hamiltonien de spin permet de montrer que la sonde moléculaire tourne autour d'une direction perpendiculaire à son grand axe alors que la molécule de biphényle subit un mouvement de twist autour de cet axe. Les résultats montrent que ces sondes rendent compte d'un régime qui est comme un régime " multi-solitons " alors que la modulation est plane dans le cristal pur. Les deux molécules sondes de la cellule élémentaire haute température ne subissent pas les mêmes champs de déplacements dans la phase incommensurable et en conséquence les deux domaines peuvent être distingués. Les paramètres de l'hamiltonien de spin qui caractérisent les sondes R.P.E. ont été déterminés dans la phase II du biphényle.

© Les Editions de Physique 1994