Etudes d’états hautement excités de systèmes moléculaires complexes en phase gazeuse
L’utilisation d’un rayonnement X monochromatique, comme celui provenant du synchrotron SOLEIL, permet d’exciter ou ioniser sélectivement un atome cible même au sein d’édifices moléculaires complexes. Nous avons réalisé une série de mesures sur des phthalocyanines (figure de gauche) et porphyrines, évaporées à l’aide de fours, sur la ligne de lumière PLEIADES qui permet d’avoir accès aux seuils internes des éléments de la deuxième rangée (C, N et O en particulier) ainsi que des métaux de transition. Grâce à ce dispositif expérimental, nous avons réussi à étudier les processus de relaxation induits par la photoabsorption d’un photon X.
Nous avons notamment mis en évidence un processus de transfert d’excitation de type relaxation Coulombienne interatomique entre la molécule organique et le métal niché en son centre. Ce processus a été observé dans de nombreux dimères ou molécules faiblement liées, mais jamais encore pour une molécule organométallique. Pour ce faire, nous avons fait varier l’énergie du photon incident autour des énergies de résonances des atomes d’azotes de la molécule et mesurés les électrons émis (figure de droite : les spectres sont présentés sous forme 2D où l’intensité est codée par une échelle de couleur) puis extrait les différentes contributions spectrales provenant de divers processus physiques (relaxation Auger résonante, relaxation Auger normale, émission de photoélectrons par ionisation directe) mais également des termes d’interférences entre ces mécanismes.
Préalablement à ces études, nous avons mis en place une méthodologie robuste pour déterminer la configuration électronique des métaux de transition dans l’état fondamental électronique de la molécule. Il s’agit du point de départ essentiel de l’étude des états excités, souvent négligé mais qui peux s’avérer complexe dans le cas de métaux de transition dans des états de spins intermédiaires.
Perspectives :
Maintenant que les méthodologies d’études des états électroniques fondamentaux et excités a été mise en place, nous pouvons l’utiliser sur d’autres systèmes organométalliques complexes.
Deux suites logiques et particulièrement intéressantes s’ouvrent au groupe : 1) les études en phase liquide (notamment via les sources de jets liquides en plein essor) pour sonder l’effet de l’environnement sur les processus de photophysique que nous avons mis en exergue et 2) les études résolues en temps pour lesquelles nous avons développé un nouveau spectromètre adapté (cf. nos autres activités).
Autres activités du groupe (liens cliquables) :
- Nous avons développé un nouveau spectromètre pour des mesures ultrarapides résolues en temps.
- Nous développons actuellement une nouvelle source d’évaporation qui sera ouverte aux utilisateurs du laser à électrons libres FERMI (Trieste, Italie).
- Nous avons développé une méthodologie théorique pour simuler nos spectres d’états excités et interpréter nos résultats expérimentaux.
- Nous utilisons des outils de la chimie quantique pour simuler des spectres d’émissions X de molécules organométalliques mesurés en jets liquides.