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Spectroscopie UV

Élucider la structure d’une molécule via ses champs électriques internes


​Des chercheurs de l'Iramis ont pu élucider la structure moléculaire de cas modèles contenant un chromophore grâce à la spectroscopie d'absorption dans l'ultraviolet, couplée à une modélisation du champ électrique interne de la molécule. Une extension inédite et prometteuse de l'interprétation de ces spectres ! 

Publié le 10 mai 2021

De nombreuses molécules biologiques comme la chlorophylle, l'hémoglobine ou le bêta-carotène contiennent un chromophore, c'est-à-dire un groupement d'atomes qui, en absorbant une partie de la lumière visible, leur confère une couleur verte, rouge ou orange.

De la même manière, des molécules contenant d'autres chromophores absorbent aussi une partie de la lumière ultra-violette et leur spectre comporte des raies d'absorption associées aux transitions électroniques de ces chromophores.  Or ces raies sont modifiées par leur environnement moléculaire, notamment sous la forme d'un décalage spectral. Les chromophores peuvent donc être utilisés comme sonde locale, sous réserve qu'il soit possible d'interpréter assez simplement les spectres.

Inspirés par la spectroscopie exploitant l'effet Starck (effet d'un champ électrique externe), les chercheurs ont développé une approche théorique originale, leur permettant de calculer précisément le champ électrique auquel est soumis le chromophore en raison de son environnement moléculaire.

Ils l'ont appliquée aux cas modèles d'une série de paires d'ions (anions carboxylates et cations alcalins) et ils ont pu établir une corrélation entre le champ électrique calculé et les transitions électroniques expérimentales, obtenues par spectroscopie laser en phase gazeuse. Cette corrélation s'est avérée suffisamment précise pour que les différentes conformations moléculaires soient identifiées sans ambiguïté.

Ce gain de précision (quelques cm-1 au lieu de 100 pour les meilleurs calculs de transitions électroniques), ainsi que la réduction importante du temps de calcul, ouvrent la voie à la spectroscopie UV de systèmes plus grands, en phase condensée.



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