Dernière mise à jour : 10 octobre 2010

Offre de Stage L3, 2010-2011

Étude Théorique des Orbitales Moléculaires et des Spectres d'Absorption des Complexes de Ruthénium Fluorescents

Directeurs de stage

Officiellement : Mark E. Casida, professeur au Département de Chimie Moléculaire (DCM)

Co-directeur non officiel de stage : C. Muhavini Wawire, étudiant doctoral à l'Université de Grenoble et professeur à la Catholic University of East Africa (CUEA), Nairobi, Kenya.

Contexte du travail

Ce travail s'inscrit dans le contexte générale de conception des composants pour des dispositifs photoactifs aux échelles moléculaires et nanométriques. Des mots clefs dans ce domaine sont : photophysique et photochimie, nanoélectronique et énergie renouvable.

Le stagiaire aidera mon étudiant doctoral et moi dans la partie théorique d'une collaboration avec la professeure Frédérique Loiseau qui est en train de construire des dispositifs photocatalytiques à l'échelle nanométrique. Essentiellement il est prévu qu'un complexe de ruthénium servira comme chromophore pour induire une séparation de charge à distance. Cette séparation de charge permettra une réaction d'oxydoréduction qui sera donc alimenté par énergie photonique.

Notre premier défi est d'expliquer pourquoi certains complexes de ruthénium ne luminesce pas quand d'autres luminescent. Nos calculs sont visés à tester une hypothèse reliant cette luminescence avec les orbitales moléculaires et la nature des états excités.

Outils et Connaissances

Nous utilisons principalement la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT pour l'anglais density-functional theory) et la DFT dépendante du temps (TDDFT pour l'anglais time-dependent DFT) qui sont actuellement les outils principales pour étudier ce type de problème. [En fait, je suis mondialement reconnu comme un des pionniers et experts avec la méthode TDDFT (la référence [C09] est ma revue la plus récente sur le sujet, mais d'autres sont en préparation) et je suis invité dans ce contexte de donner mon avis sur des problèmes de l'avenir de l'énergie [DOE].]

Le stagière fera connaissance des calculs DFT et TDDFT avec le logiciel Gaussian. Cette connaissance peut lui servir comme une bonne introduction aux techniques plus ou moins classiques de la chimie quantique, en préparation, par exemple, pour un Masters en chimie physique expérimentale ou théorique. Le stagière nous aidera par ses calculs d'approfondir notre compréhension des calculs de Muhavini actuellement faits à distance à partir de Nairobi. Selon la réussite du stage, le stagière peut éventuellement contribuer à un manuscrit en préparation [WJL+] (certains de mes stagières ont déjà eu des publications avec moi).

Quelques Travaux Actuels et Précédents par Nous

[WJL+] C. Muhavini Wawire, Damien Jouvenot, Frédérique Loiseau, Lydia Njenga, Geoffrey N. Kamau, and Mark E. Casida, manuscript in preparation. "Absorption Spectrum and Phosphorescence Stokes Shift of Lumininescent Ruthenium Complexes: [Ru(bpy)₃ ]²⁺ , [Ru(tpy)₂]²⁺ , [Ru(CNC)₂]²⁺ , and [Ru(CNC)(tpy)]²⁺ (bpy=2,2-bipyridine; tpy=1,2';6',2"-terepyridine; CNC=2,6-{bis-N-(N-methylimidazolylidene)methyl}-pyridine)"

[DOE] Conférence invitée : Mark E. Casida, "Time-Dependent Density-Functional Theory" Theories of Excited States in Molecules and Nanostructures, a by-invitation-only USA Department of Energy (DOE) Basic Energy Sciences Workshop, Baltimore, Maryland, USA, 13-14 June 2010. (Un but de cet atelier est de préparer un document faisant le point sur les différentes méthodes théoriques pour traiter les états excités et éventuellement de publier un article de revue multi auteurs sur tous les méthodes.)

[C09] Mark E. Casida, J. Mol. Struct. (Theochem) 914, 3 (2009). "Review: Time-Dependent Density-Functional Theory for Molecules and Molecular Solids"

Si Intéressé

Merci de prendre rendez-vous avec moi (MEC) à mon bureau pour en discuter d'avantage.