Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

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La science doit être tirée de la lumière de la nature, elle ne doit pas être retirée de l’obscurité de l’antiquité. - Francis Bacon
La spectroscopie est une technique qui permet d’obtenir des informations moléculaires et structurales à partir de l’interaction entre la matière et les ondes électromagnétiques. Parmi ces techniques, la spectroscopie de fluorescence est utilisée depuis longtemps dans le domaine de la chimie (Kalle, 1963). Excitée par une onde électromagnétique (OEM), une molécule organique peut absorber une partie de l’énergie dans un premier temps, puis dans un second temps émettre une énergie plus faible après quelques réarrangements internes : c’est le phénomène de fluorescence. En environnement, cette technique s’est développée à partir d’une simple mesure d’intensité de fluorescence (Kalle, 1963) jusqu’à l’utilisation du spectre total de luminescence qui analyse la réponse de fluorescence des composés naturels pour toutes les longueurs d’onde de l’UV au visible (Coble, 1996). II.A L’interaction photon - molécule Quand une OEM interagit avec une molécule, cette dernière peut absorber l’énergie électromagnétique. Cette énergie (E) est proportionnelle à la fréquence (v) de l’OEM absorbée : on a E=h·v, avec h constante de Planck (1901). Après l’absorption d’un photon (Figure 4, étape A), la molécule change d'état électronique, passant du niveau fondamental S0 à un niveau électronique supérieur (S1, S2...Sn). Les fonctions chimiques capables d’interagir ainsi avec une OEM sont appelées chromophores. Figure 4: Diagramme de Jablonski L’état excité correspond à un niveau d’énergie constitué d’énergies électronique, vibrationnelle et rotationnelle. En milieu liquide, la molécule excitée perd de l’énergie avant d’atteindre le niveau électronique le plus bas de même multiplicité (S1). Cette perte d’énergie se fait principalement par conversion interne (CI) et sans radiation : elle se produit en 10 -11 -10 -9 s. Cette règle dite de Kasha’s est valable pour toutes les molécules à l’exception des azulènes et des thiophénones. Le retour à l’état fondamental S0 peut se faire par trois voies différentes. Le retour sans radiation par conversion interne et collision représente la majeure partie des cas. Pour certaines molécules, le retour à S0 peut se faire au travers de l’émission d’une OEM correspondant à la différence d’énergie entre S0 et S1. Ce phénomène est appelé fluorescence (F). La troisième voie de relaxation consiste à partir du niveau S1* en une conversion intersystème (CIS) pour atteindre l’état triplet T1, T2, ... La molécule perd alors de l’énergie suivant la règle de Kasha’s pour atteindre le niveau T1. A partir de cet état triplet, la molécule peut retourner à l’état fondamental S0 par conversion interne (sans radiation) ou en émettant une OEM dont énergie correspond à la différence de niveaux entre T1 et S0 (P). C’est le phénomène de phosphorescence. 15
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