ANR MULTICROSS porté par M. Cammarata

Trajectoires multiples vers des états excités
Multicross

Multicross vise à comprendre la photophysique des métaux de transition en détail grâce à un programme de recherche expérimental et théorique commun à trois laboratoires et deux pays. La spectroscopie optique ultrarapide et les techniques de diffraction de rayons X seront poussées jusqu'à des résolutions temporelles approchant les 10 fs. Des modèles quantiques seront utilisés pour résoudre l'équation de Schrodinger dépendant du temps afin de suivre le mouvement et la dispersion du paquet d'ondes photoinduit le long de différentes trajectoires d'états excités qui seront contrôlées par différentes impulsions laser de pompage. Puisque le même modèle physique sera capable d'expliquer les différents résultats expérimentaux, les résultats seront peu biaisés et les représentations résultantes pourront être utilisées pour clarifier les mécanismes derrière les propriétés inattendues du croisement inter-système ultrarapide des composés de métaux de transition.

En effet, les métaux de transition jouent souvent un rôle central dans les photorécepteurs, les catalyseurs et les sites actifs biologiques. Ceci est dû à leur capacité de changer d'état d'oxydation (favorisant les transferts de charge) et d'être coordonnés par différentes géométries moléculaires. Les systèmes organométalliques en sont des exemples typiques. Les ligands organiques lèvent la dégénérescence des orbitales 3d, ce qui entraîne généralement des niveaux de non-liaison et d'antiliaison. Un tel écart énergétique crée différentes configurations électroniques/structurelles qui peuvent être stabilisées par des contributions enthalpiques (low spin, LS) ou entropiques (high spin, HS). Le Spin CrossOver (SCO) de l'état LS à HS est généralement photo-déclenché par une excitation électronique via une bande de transfert de charge métal-ligand (MLCT). Des expériences ont tenté de dévoiler ce qui suit immédiatement ces excitations et ont donné des taux de croisement inter-système étonnamment élevés. Ces observations ont donné lieu à une multitude d'études expérimentales et théoriques, toutes visant à comprendre le mécanisme et la dynamique du LS à l'échelle de la picoseconde (1 ps = 10-12 s).

Aujourd'hui, alors que la nature ultrarapide de la photophysique du SCO n'est plus discutée, une compréhension détaillée du processus est encore débattue.