Excitation laser d'une molécule de phtalocyanine à la surface d'un amas de gaz rares constitué de quelques centaines d'atomes de néon. Le système a une taille inférieure à la dizaine de nanomètres. Crédit :Ulrich Bangert et al
La façon dont les molécules se lient à une surface est d'une importance capitale dans les réactions chimiques, ce qui rend la possibilité d'étudier les configurations de liaison dans des nanosystèmes isolés d'un grand intérêt. Une équipe de recherche de Fribourg dirigée par le Dr Lukas Bruder et le Prof. Dr. Frank Stienkemeier a maintenant réussi à étudier les configurations de liaison et la mobilité des molécules organiques sur des particules de gaz rares ultrafroides. Ce faisant, ils ont obtenu des informations sur les différentes configurations de liaison entre les molécules et la surface des nanoparticules et sur la façon dont ces configurations se développent après exposition à la lumière. À cette fin, les molécules de phtalocyanine ont été étudiées en tant que blocs de construction importants pour les applications optoélectroniques et photovoltaïques organiques. Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications .
Résolution temporelle et énergétique particulièrement élevée
Pour les expériences, des molécules uniques ont été déposées sur des particules de gaz rare isolées dans un ultravide et ensuite étudiées par spectroscopie bidimensionnelle cohérente. Cette technique, appliquée à des nanosystèmes isolés, permet l'étude de propriétés moléculaires avec une résolution temporelle et énergétique particulièrement élevée. La résolution temporelle n'est ici que d'une fraction de millionième de millionième de seconde, ce qui permet de suivre les processus de liaison en temps réel.
"Ce qui est particulièrement surprenant, c'est le grand nombre de configurations de liaison possibles que nous avons pu estimer", explique Ulrich Bangert, qui était en grande partie responsable des travaux de laboratoire. Cette observation, rendue possible par la détermination du profil de raie homogène dans un tel système pour la première fois, offre de nouvelles incitations à la modélisation théorique des nanoparticules.
"Il sera intéressant de voir comment notre méthode de recherche pourra être transférée à d'autres nanoparticules, telles que les nanoparticules catalytiques", déclare Lukas Bruder, tourné vers l'avenir.
"Cependant, la haute résolution obtenue montre également en général une perspective prometteuse pour l'étude des réactions photochimiques dans les nanosystèmes", ajoute Frank Stienkemeier. Des chercheurs appliquent pour la première fois la spectroscopie 2D à des systèmes moléculaires isolés
