La dynamique de réaction de petites molécules en solution

par Denis Leshchev

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée et du rayonnement

Sous la direction de Michael Wulff.

Soutenue le 12-07-2016

à l'Université Grenoble Alpes (ComUE) , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec European synchrotron radiation facility (Grenoble) (laboratoire) .

Le président du jury était Hans-Peter Trommsdorff.

Le jury était composé de Maciej Lorenc.

Les rapporteurs étaient Martin Meedom Nielsen, Anton Plech.


  • Résumé

    Ce rapport de thèse présente une étude de la dynamique transitoire de molécules de taille réduite en solution induite par photoexcitation. Celle-ci est réalisée au travers d'une expérience de mesure de diffusion de rayons X aux grands angles (TR-WAXS). La partie principale de ce rapport s'articule autour de la dertermination des structures transitoires avec l'utilisation de plusieurs schémas structurelles d'optimisation. Certains résultats obtenus par TR-WAXS sont complétés avec ceux obtenus par spectroscopie optique résolue dans le temps (TOAS) ainsi que par spectroscopie d'émission de rayons X de ces molécules (TR-XES) permettant une plus complète description de ces systèmes.Ce travail est composé de 4 differents projets lesquelles peuvent être regroupé en 2 groupes selon le type de réaction declenchées par photoexcitation: dissociation et transfert d'électron. Le premier groupe comprends la molécule triatomique de mercure, halogénure métallique et le triiodide où nous étudions la dynamique de recombinaison des photofragments libres. Cette partie démontre la possibilité de développer de nouvelles connaissances concernant la dynamique de ces modèles, comme par exemple, la découverte de la recombinaison par canaux ou bien par l'apparition de réactions intermédiaires en moins de 100 ps, correspondant à la longueur de l'impulsion de rayons X générée par le synchrotron, mise en évidence en utilisant la technique de découpage temporelle. Le deuxième groupe de systèmes est composé de complexes de métaux de transition, très pertinents pour les applications liées à la récolte de lumière, [Fe(NHC)2]2+ et Ru=Co, où le spin et les structures dynamiques sont étudiées. Ces projets prolongent de précedents travaux à une famille de systèmes plus complexes avec un numéro atomique bas (première colonne de transition metallique) et fait la lumière sur de nouveaux composés en photochimie.

  • Titre traduit

    Reaction dynamics of small molecules in solution


  • Résumé

    This thesis investigates photoinduced transient dynamics of small molecules in solution with the use of time-resolved wide angle x-ray scattering (TR-WAXS). The core of the thesis is the precise determination of transient structures with the use of various structural optimization schemes. Some of the TR-WAXS results are supplemented with transient absorption optical spectroscopy (TOAS) and time-resolved x-ray emission spectroscopy (TR-XES) measurements allowing for a more complete description of the systems.par The work includes four different projects which can be grouped into two classes according to the type of reaction appearing upon photoexcitation: dissociation and electron transfer. The first class includes the simple triatomic molecules mercury halides and triiodide where we study the recombination dynamics of the free photofragments. This part of the thesis demonstrates the possibility to gain new knowledge about the dynamics of these model systems such as new recombination channels and reaction intermediates appearing in less than 100 ps, the xray pulse length from the synchrotron, by the use of time-slicing technique. The second class of systems includes transition metal complexes that are highly relevant for light harvesting applications, [Fe(NHC)2]2+ and Ru=Co, where the spin and structural dynamics are investigated. These projects extend previous work to a family of more complex systems constituted of relatively low-Z atoms (first row transition metals) and bring new insights into the photochemistry of the compounds.


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