Simulation ab initio de spectres UV-visibles

AB initio simulation of UV-visible spectra

• Auteur / Autrice : Eric Brémond
• Direction : Carlo Adamo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie théorique
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie de la fonctionnelle de densité

Spectres ultraviolets

Absorption

Résumé

Les facteurs de réponse UV-visible sont des éléments clés utilisés en chimie analytique afin d'évaluer les proportions des différents constituants d'un mélange. Particulièrement prisés par le monde de l'industrie, ces facteurs sont le plus souvent difficiles à obtenir, surtout lorsque les composés mis en jeu sont des impuretés difficiles à isoler ou à synthétiser. Dans ce contexte, la chimie théorique, et plus particulièrement la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité Dépendant du Temps peut devenir un atout non négligeable, capable d'apporter des réponses en un minimum de temps. Afin de parvenir à ce type d'informations, une étude approfondie de la spectroscopie UV-visible est nécessaire. Cette étude met en lumière les capacités de la TD-DFT à simuler, non seulement la position des bandes d'absorption d'un spectre, mais également à être utilisée pour faire de la quantification de composés. À ce titre, plusieurs nouvelles fonctionnelles de la densité ont ici été développées afin de tenter d'améliorer la précision de la méthode, à la fois d'un point de vue structural, et d'un point de vue de la simulation de propriétés comme les énergies d'excitations. En somme, plusieurs modèles ont été éprouvés, dont certains développés, tous visant principalement à reproduire au mieux la structure parfois complexe des bandes d'absorption d'un spectre UV-visible. Non seulement centrée sur le processus d'absorption, cette étude s'étend également au processus de fluorescence, montrant et démontrant l'utilité de la chimie théorique en science et dans l'industrie.

UV-visible response factors are commonly used in analytical chemistry in order to evaluate the different compound proportions of a mix. Particularly popular in the industrial field, most of the time these factors are difficult to obtain, mainly when implicated compounds are difficult to isolate or to synthesize. In this context, theoretical chemistry - and more precisely Time Dependent Density Functional Theory (TD-DFT) --- could be a useful asset able to give rapid answers. In order to obtain this type of information, a study focused on UV-visible spectroscopy is needed. This study underlines the TD-DFT capacity to simulate at the same time the position of the absorption bands and to provide information related to quantification. Along these lines, some new density functionals were developed in order to try to increase the accuracy of the method from a structural point of view or property simulation like excitation energies. All in all, many models were tested --- some of them were developed --- in order to reproduce with the best accuracy the band shape of UV-visible absorption spectra. Not only focused on absorption, this study also tries to model fluorescence, showing the useful role of theoretical chemistry in science and in industry.