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Modelling of Fluorescence Quantum Yield for Organic Chromophores
Cette thèse porte sur la modélisation du rendement quantique de fluorescence de composés organiques. La fluorescence est un mécanisme de relaxation radiative d un état électronique excité donnant lieu à l émission d un photon. Il s agit un processus dynamique en compétition avec d autre voies de rel...
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| Auteurs principaux : | , , , , , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | anglais |
| Titre complet : | Modelling of Fluorescence Quantum Yield for Organic Chromophores / Manon Bousquet; sous la direction de Denis Jacquemin |
| Publié : |
2022 |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Chimie théorique, physique, analytique : Nantes Université : 2022 |
| Conditions d'accès : | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 18 novembre 2025. |
| Sujets : |
| Résumé : | Cette thèse porte sur la modélisation du rendement quantique de fluorescence de composés organiques. La fluorescence est un mécanisme de relaxation radiative d un état électronique excité donnant lieu à l émission d un photon. Il s agit un processus dynamique en compétition avec d autre voies de relaxation, dites non-radiatives. De ce fait, la simulation de l efficacité de la fluorescence reste un défi pour la chimie théorique. Dans cette thèse, la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et sa forme dépendante du temps (TD-DFT) ont d abord été utilisées afin de simuler les propriétés des états excités de fluorophores organiques, et dans un second temps, un grand nombre de méthodes ont été testées afin d évaluer les couplage vibroniques, ce qui a finalement permis de simuler les constantes de temps associées aux processus radiatif et non-radiatifs. Une étude statistique sur dix composés phényls a ainsi été menée afin d étudier les paramètres influençant les constantes radiatives, considérant un grand nombre de combinaisons méthodologiques durant le banc d essai. En parallèle, les méthodes de calcul du rendement quantique de fluorescence ont été utilisées sur de nombreuses familles de fluorophores réalistes dans le cadre de collaborations avec différentes équipes expérimentales. Cette thèse permet de conclure que des calculs théoriques de rendements quantiques ayant une précision suffisante pour être utiles sont possibles dans le cas de séries homologues pour lesquelles les processus non-radiatifs en compétitions peuvent être définis au préalable. This thesis deals with the modeling of the fluorescence quantum yield of pconjugated compounds. Fluorescence is a radiative relaxation mechanism of an electronically excited state yield photon emission. It is a dynamic process in competition with other non-radiative relaxation pathways. Therefore, the simulation of the efficiency of fluorescence remains a challenge for theory. In this thesis, the density functional theory (DFT) and its time-dependent form (TD-DFT) were first used to simulate the excited states properties of organic fluorophores, and in a second step, a large number of methods were tested in order to evaluate the vibronic couplings, which finally allowed to simulate the time constants associated with radiative and non-radiative processes. A statistical study on ten phenyl derivatives has been carried out in order to study the parameters influencing the radiative constants, considering a large number of methodological combinations during the benchmark. In parallel, the methods of calculation of the fluorescence quantum yield were used on several families of realistic fluorophores in the framework of collaborations with experimental teams. This thesis concludes that theoretical calculations of quantum yields with sufficient accuracy are possible in the case of homologous series for which the competing non-radiative processes can be defined beforehand. |
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| Variantes de titre : | Modélisation du Rendement Quantique de Fluorescence pour les Chromophores Organiques |
| Notes : | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans) Partenaire(s) de recherche : Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (Nantes) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Boris Le Guennic (Président du jury) ; Aurélie Perrier (Membre(s) du jury) ; Aude Simon, Javier Cerezo (Rapporteur(s)) |
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