Des chercheurs japonais ont découvert S0→Tn, une transition électronique auparavant négligée dans les photoréactions se produisant dans des molécules contenant des atomes lourds exposées à la lumière visible. L'étude a été publiée en ligne dans Angewadte Chemie édition internationale le 9 mars 2020.

Dans les années récentes, les chercheurs ont accordé beaucoup d'attention aux techniques de traitement des matériaux utilisant la lumière visible car celle-ci est plus sûre et plus facile à manipuler que l'utilisation d'autres sources lumineuses, comme la lumière UV. La clé de ces technologies est de contrôler la photoréaction afin d'obtenir les changements structurels souhaités dans le matériau.

"Nous avons étudié le mécanisme des photoréactions en chimie organique synthétique de base, mais il y a toujours eu un mystère; les photoréactions sont favorisées dans les molécules contenant de l'iode pendant l'irradiation avec la lumière de la région non absorbante. Bien comprendre et maîtriser les photoréactions dans les matériaux, nous devions résoudre ce mystère, " dit Tetsuhiro Nemoto, professeur à la Graduate School of Pharmaceutical Sciences de l'Université de Chiba au Japon.

Le groupe de recherche dirigé par Nemoto et Masaya Nakajima, un professeur assistant, étudié les caractéristiques d'émission, telles que la longueur d'onde d'absorption, fluorescence, et phosphorescence, dans les molécules contenant de l'iode. La longueur d'onde de la lumière d'excitation requise pour la phosphorescence à 550 nm variait de 230 à 410 nm, même si pratiquement aucune bande d'absorption n'a été observée à des longueurs d'onde supérieures à 320 nm.

Par ailleurs, lorsque la longueur d'onde d'absorption d'échantillons à forte concentration a été mesurée à l'aide d'une cellule de 10 cm, 10 fois plus longue qu'une normale, un absorbeur S0 → Tn a été observé. Avec ces résultats physiques, le groupe de recherche a réussi à prouver l'existence de la transition S0 →Tn dans les molécules contenant de l'iode.

De façon intéressante, le groupe a également découvert que les réactions radicalaires se produisant spécifiquement dans les photoréactions avec la lumière visible étaient un phénomène chimique courant non seulement avec l'iode (I) mais aussi avec des molécules contenant des atomes lourds telles que le brome (Br) et le bismuth (Bi).

Sur la base de ces découvertes physiques et chimiques, nous devons renouveler notre compréhension de S0→Tn, qui selon les manuels actuels, ne joue pas le rôle principal en tant que mécanisme derrière les photoréactions.

"À l'avenir, nous nous attendons à ce que ce mécanisme de photoréaction conduise à la conception de nouvelles molécules et réactions dans divers domaines de recherche, " dit Nakajima.