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Stage M2 - 2014

Interaction molécule - environnement en solide cryogénique sondée par dynamique vibrationnelle résolue en temps

Etudes des processus de déphasage de systèmes organométalliques dans différents solides.

par Chin Wutharath - 26 novembre 2013

La dynamique des modes de vibration permet une étude fine des interactions entre une molécule et le milieu qui l’entoure. Nous analysons en particulier la décohérence vibrationnelle à l’aide d’expériences de mélange à quantre ondes IR dans l’échelle pico- et/ou femto-seconde.

La cohérence vibrationnelle est extrêmement sensible à l’environnement. Son analyse donne accès à une grande variété d’interactions, à la fois statiques et dynamiques, liées directement aux processus essentiels de solvatation, de réactivité chimique ou de fonctionnalité.

Le stage vise à caractériser les interactions faibles entre un système moléculaire et un environnement solide plus ou moins complexe dans lequel il est piégé via l’étude de la dynamique des modes de vibration. Celle-ci permet d’explorer les surfaces de potentiel d’édifices moléculaires complexes. En particulier, l’analyse de la cohérence vibrationnelle donne accès à une grande variété d’interactions, à la fois statiques et dynamiques, liées directement aux processus essentiels de solvatation, de réactivité chimique ou de fonctionnalité.

L’analyse de la dynamique moléculaire du système est réalisée par des expériences de mélange à quatre ondes infra-rouge, résolues en temps, de type échos de photons, à l’échelle femto-seconde. Ces techniques, analogues optiques des techniques de RMN, sont très performantes puisqu’elles ont le potentiel unique de pouvoir fournir des informations structurales et dynamiques.

Lors du stage, le problème de la « fluxionalité » moléculaire (passage d’un mode de vibration à l’autre par modification dynamique de la structure moléculaire) sera abordé au travers de l’étude de Fe(CO)5 piégé dans divers solides. Cette fluxionalité semble avoir été observée en solution [1], mais nos premiers résultats en matrice permettent de donner une nouvelle interprétation [2]. L’influence du solide hôte sera particulièrement analysée via l’exploration des processus de déphasage dans un environnement donné ainsi que des processus de relaxation de population.
Le stagiaire sera aussi amené à effectuer des études de spectroscopie IR d’absorption des échantillons afin de caractériser au préalable les systèmes.

[1] J.F. Cahoon et al. Science, vol.319, p 1820 (2008).

[2] R. Thon, Thèse de l’Université Paris-Sud (2013), http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00842721/

Contact : Claudine Crépin-Gilbert

Voir en ligne : Molécules en Matrice (MOMA)

Sujet de stage M2 2014 - 37.8 ko

Dynamique vibrationnelle sondée par écho de photon IR