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Dynamique des états excités : approche quantique mixte sous champ laser

M.-C. Heitz, T. Bouissou, G. Durand et F. Spiegelmann ; Collaboration : C. Meier (LCAR, Toulouse)

Le développement des techniques laser femtosecondes, après avoir permis l’observation des mouvements moléculaires, a ouvert la voie vers le contrôle des processus intramoléculaires. Ce type d’expériences suscite un nouvel effort de modélisation théorique des processus élémentaires (traduction des signaux de spectroscopie résolue en temps en dynamique moléculaire, proposition de stratégie de contrôle). Les travaux référencés dans ce paragraphe concernent l’étude des mécanismes des processus photo-induits dans des systèmes complexes. Le terme de complexité fait référence ici aux difficultés engendrées par le traitement simultané des états électroniques excités et de la dimensionnalité des systèmes.

Le souci de confronter théorie et expérience, dans un but explicatif ou prédictif, impose la recherche d’une modélisation aussi réaliste que possible :

  • élaboration de potentiels d’interaction électroniques pour des systèmes réels
  • choix de l’approche dynamique la mieux adaptée (dynamique quantique ou mixte classique-quantique avec potentiels modélisés ou ab initio)
  • prise en compte explicite des impulsions laser servant à la détection et/ou au contrôle.

Nous considérons en particulier l’usage de la spectroscopie de photoélectrons résolue en temps comme sonde de la dynamique des états excités de différents types d’agrégats : relaxation vibrationnelle de petits agrégats NanFn-p et relaxation électronique de Ca/Ca2 excité sur un agrégat de gaz rare. Dans un contexte visant à contrôler les processus moléculaires dans l’état électronique fondamental, nous avons également entrepris l’étude du contrôle de l’ascension vibrationnelle du ligand carbonyle d’un site métallique de l’hémoglobine.

Ces travaux se poursuivent dans le cadre d’un projet ANR intitulé DYNAMIX "Development of Mixed Quantum-Classical approaches for the study of ultrafast molecular dynamics and decoherence" (resp. C. Meier), en collaboration avec le LCAR.