Dynamique photoinduite de petites molécules aromatiques et d'une sélection de leurs isostères inorganiques – Dynastere

Nous étudierons la photochimie, la photophysique et la dynamique de photodissociation de petites molécules aromatiques en phase gazeuse. Le travail est motivé par l'intérêt fondamental de plusieurs espèces, mais aussi par leur pertinence dans divers domaines de la chimie. Les systèmes qui seront étudiés comprennent les isomères de formule C6H6, certains de leurs isostères B,N (molécules obtenues en échangeant deux atomes de carbone par un atome d'azote et un atome de bore) et enfin des quelques isomères C7H6 et C7H5 sélectionnés.

Les isomères C6H6 fulvène et DMCB sont des intermédiaires important dans la formation des hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAH) dans le processus de combution ou dans l'espace interstellaire. Le mécanisme de formation des PAH est toujours considéré comme un problème majeur non résolu. Le Fulvene, le DMCB et plusieurs isomères du C7Hx sont des espèces centrales, mais ni leur chimie ni leur spectroscopie n'ont fait l'objet d'une étude approfondie.

Le remplacement de deux atomes de carbone dans les molécules aromatiques par un bore et un azote conserve le nombre d'électrons et conduit à des isostères, qui présentent des modifications spectaculaires de la structure électronique, ce qui rend les composés intéressants pour les applications en science des matériaux. Il a par exemple été suggéré que les isostères B,N des PAH pourraient faciliter le processus de fission des singulets, un processus supposé augmenter l'efficacité des cellules solaires. Nous nous intéresserons ici à la borazine (également appelée "benzène inorganique") et à la 1,4-azaborine afin d'améliorer notre compréhension de la photochimie dans les isostères B,N du benzène.

Les expériences sont basées sur l'excitation laser pour initier la photochimie et sur l'ionisation pour suivre la dynamique. Alors que les processus primaires seront étudiés par spectroscopie résolue en temps sur le plateau de Saclay, les processus à plus longue échelle de temps seront suivis par la détection de photofragments à Würzburg. Comme nouvelle technique, nous utiliserons des impulsions femtosecondes de sonde dans le domaine des rayons X doux pour accéder aux étapes de la réaction qui sont inaccessibles par les méthodes standard. La structure et la réactivité du cation moléculaire seront explorées à l'aide du rayonnement synchrotron afin d'obtenir une image complète de la chimie moléculaire. Les études sont complétées par des calculs et les expériences seront simulées par des calculs de dynamique moléculaire.

Le projet est rendu possible par les compétences complémentaires des partenaires. Alors que l'équipe de Würzburg apporte son expertise dans la chimie des espèces réactives, leur photodissociation et photoionisation et la simulation numérique de leurs réactions, l'équipe de Paris-Saclay est un groupe leader dans le domaine de la spectroscopie ultrarapide. Les deux groupes entretiennent une collaboration de longue date et les coordinateurs ont supervisé conjointement deux thèses de doctorat binationales (cotutelle de thèse). Cela montre que le cadre d'une coopération fructueuse est déjà en place.