Une étude théorique et expérimentale combinée de photo-commutateurs bio-mimétiques ultra-rapides – En route vers des règles de conception rationnels – Femto-switch

L'objectif principal du projet FEMTO-Switch est d'établir des bases rationnelles pour le contrôle, à travers la structure chimique, de la structure énergétique moléculaire et de la dynamique des états excités à des intersections coniques importantes (zones clés du paysage énergétique potentiel d'une molécule). Ce sont ces intersections qui déterminent finalement les rendements quantiques de réaction des photo-commutateurs ultrarapides basés sur l'isomérisation à double liaison C=C.
Comme plate-forme moléculaire pour ces investigations, deux familles moléculaires sont choisies : les dérivés de l'oxindole et de l'oxopyrrole. Les outils spectroscopiques utilisés dans le projet impliquent des méthodes ultrarapides de spectroscopie d'absorption transitoire, de spectroscopie de "up-conversion" de fluorescence et de spectropscopie photoélectronique résolue dans le temps en phase liquide, complétées par des calculs avancés de chimie quantique.
Pour atteindre l'objectif primordial, le consortium du projet travaillera vers quatre objectifs de recherche, ancrés dans l'expertise des partenaires du projet et leurs recherches conjointes préexistantes :
- Mise en œuvre de substitutions chimiques des plateformes oxindole (OxI) et oxopyrrole (OxP), qui ont un effet significatif sur la vitesse d'isomérisation, l'apparition d'une réaction vibrationellement cohérente et sur l'efficacité quantique d'isomérisation (QY).
- Observation expérimentale directe du paysage énergétique autour des CI des deux types de commutateurs par fs-PES en phase liquide.
- Elucidation des mécanismes qui induisent et préservent la cohérence vibrationnelle pour l'isomérisation « balistique », en combinant les études fs-PES et la spectroscopie d'absorption transitoire UV/VIS/NIR avec une résolution inférieure à 15 fs, avec des calculs multi-trajectoires.
- Développement de calculs de chimie quantique de pointe, qui exploreront des protocoles de calcul efficaces et des stratégies de calcul d'observables expérimentaux afin de rationaliser l'influence observée des substitutions chimiques et de l'environnement des solvants sur la dynamique ultrarapide et les rendements des réactions.