Optique non linéaire | Une publication dans la prestigieuse revue « Accounts of Chemical Research »

Une équipe internationale de chercheurs, dont le professeur Benoît Champagne de l’UNamur, vient de publier dans la prestigieuse revue « Accounts of Chemical Research » (ACS). Ils ont pu démontrer le rôle des fluctuations dynamiques de la structure des molécules sur leurs propriétés optiques. Cet aspect de la dynamique est novateur car les études précédentes se limitent à des structures rigides.

Tout le monde connaît le pointeur laser à lumière rouge.  On préfère pourtant souvent la version « lumière verte », car elle est plus lumineuse.  La lumière en est éjectée par un processus de laser infra-rouge traditionnel que l’on fait passer par un cristal qui la transforme en lumière verte.  C’est ce qu’on appelle le phénomène de génération de 2ème harmonique.  Cette propriété est à la source du développement de nouvelles spectroscopies, de nouveaux modes de transmission et de traitement des données, y compris par des molécules dites intelligentes, utilisées à l’échelle moléculaire ou comme senseurs.  On pense par exemple à l’imagerie médicale par fluorescence, où l’analyse du contraste des éléments de l’image peut être améliorée par ce type de procédé.

En utilisant des méthodes de simulations numériques mixtes, combinant mécanique classique et mécanique quantique, l’équipe internationale de chercheurs a pu démontrer le rôle des mouvements des molécules (leurs fluctuations structurales) sur leurs propriétés. Cet aspect de la dynamique est novateur car les études précédentes se limitent à des structures « rigides ».  Ces phénomènes ont été analysés dans différentes situations où l’environnement moléculaire joue un rôle qui peut être prépondérant.  Des molécules organiques sous différentes formes ont été utilisées : en solution, sous la forme de petits agrégats, dans des bicouches lipidiques, sous la forme de monocouches auto-assemblées et également des polymères.  Ces composés ont été utilisés car ils peuvent être facilement modulés par synthèse, ce qui permet d’optimiser ou de maximiser leurs propriétés.

Les résultats de ces recherches permettront d’améliorer l’interprétation des spectres, des signaux et des observations expérimentales dans une série de cas mais aussi de concevoir de nouvelles molécules aux propriétés optiques non linéaires améliorées.

L’équipe de chercheurs
•    Frédéric Castet | Université de Bordeaux, CNRS, France
•    Claire Tonnelé | Donostia International Physics Center (DIPC), Espagne
•    Luca Muccioli | Université de Bologne, Italie
•    Benoît Champagne | Institut NISM, Université de Namur, Belgique

Benoît Champagne est Professeur au Département de chimie de l’Université de Namur et membre du Namur Institute of Structured Matter (NISM).  Ses domaines d’expertise sont la chimie théorique, la structure électronique et les propriétés moléculaires et polymères, les spectroscopies vibrationnelles et électroniques et l’optique non linéaire.

Lien vers l’article : « Predicting the Second-Order Nonlinear Optical Responses of Organic Materials: The Role of Dynamics »

Contact : Benoît Champagne - benoit.champagne@unamur.be