La validité de l'approximation dipolaire dans la simulation de la spectroscopie d'absorption des rayons X

The validity of the dipole approximation in the simulation of X-ray absorption spectroscopy

• Auteur / Autrice : Martin Van Horn
• Direction : Trond Saue, Nanna Holmgaard List
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie Théorique
• Date : Soutenance le 24/11/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie et physique quantiques (Toulouse ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Phuong Mai Dinh
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Trond Saue, Nanna Holmgaard List, Roland Lindh, Christoph Jacob, Sonia Coriani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Roland Lindh, Christoph Jacob

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dichroïsme circulaire

Spectroscopie des rayons X

Mots clés libres

Dichroïsme circulaire électrique

Spectroscopie d'absorption des rayons X

Interaction lumière-matière

Calculs moléculaires relativistes

Electric circular dichroism

Light-matter interaction

X-ray absoption spectroscopy

Relativistic molecular calculations

Résumé

La spectroscopie aux rayons X excite les orbitales du cœur, qui sont généralement locales, avec des énergies spécifiques aux éléments, mais sensibles à l'environnement chimique. Une nouvelle génération de sources lumineuses, comme le laser à électrons libres, permet d'étendre de nombreuses spectroscopies au domaine des rayons X. L'objectif global de cette thèse est d'explorer ces nouvelles spectroscopies par la théorie et de fournir des outils d’interprétation et de compréhension. Nous travaillerons dans un cadre relativiste à 4 composantes, non seulement pour pouvoir traiter tous les éléments du tableau périodique, mais aussi pour tenir compte du fait que les effets relativistes sont particulièrement prononcés dans les régions du cœur sondées par spectroscopie aux rayons X. Il s'avère également que le formalisme décrivant l'interaction lumière-matière est grandement simplifié en travaillant dans un tel cadre.

X-ray spectroscopy excites core orbitals, which are typically local, with element-specific energies, yet sensitive to the chemical environment. A new generation of light sources, such as the free-electron laser, allows the extension of numerous spectroscopies to the X-ray domain. The overall objective of this thesis is to explore these new spectroscopies by theory and provide tools for assignment and further understanding. We shall be working within a 4-component relativistic framework, not only to be able to address all elements of the periodic table, but also to take into account that relativistic effects are particularly pronounced in the core regions explored by X-ray spectroscopy. It also turns out that the formalism describing light-matter interaction is greatly simplified by working in such a framework.