Observer en temps réel des processus photochimiques

Les processus photochimiques sont légion en chimie, dans les milieux naturels (photosynthèse, vision animale, bioluminescence…) comme en laboratoire (photo-polymérisation, photo-catalyse…). Ils mettent en jeu des échelles de temps extrêmement courtes. S’il est relativement facile d’observer et d’analyser les produits de réaction, le déroulement de ces réactions dans le temps est bien plus difficile à révéler étant donnée l’extrême brièveté des phénomènes en jeu.

En utilisant le laser X à électrons libres (XFEL) FERMI de Trieste (Italie) qui émet des rayons X un milliard de fois plus intenses que ceux, pourtant déjà très puissants, fournis par les synchrotrons, les scientifiques du Laboratoire de chimie physique – matière et rayonnement (CNRS/Sorbonne Université)* ont pu réaliser des expériences de photoémission hautement résolues en temps sur la molécule de 1,3 cyclohexadiène, une des molécules les plus étudiées au monde car on la retrouve dans de nombreux milieux biologique ou des produits organiques issus de la chimie fine.

L’irradiation de cette molécule par le faisceau laser réglé à 263nm provoque l’ouverture de son cycle aromatique pour produire le 1,3,5 hexatriène dont ils ont suivi la formation en temps réel.

La modélisation théorique des résultats de photoémission résolue en temps leur a permis de montrer l’existence d’un état transitoire faisant intervenir un niveau d’énergie excité instable, de grande énergie, et négligé jusqu’à maintenant dans l’interprétation de cette réaction.

Cette nouvelle approche est actuellement la plus performante pour progresser dans la compréhension de processus photoinduits fondamentaux comme la photosynthèse, la production d'énergie photovoltaïque ou la vision. Ces résultats sont publiés dans le J. Am. Chem. Soc.

Rédacteur : CCdM