Étude photophysique et photochimique de colorants styréniques en relation avec leur efficacité laser
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The photophysical and photochemical properties of two styrenes dyes : 4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p-dimethylamino-styryl-4H-pyran (DCM) and 7-dimethylamino-3-(-p-formylstyryl)-1,4-benzoaxine-2-one (DFSBO) have been studied. These molecules have electron acceptor groups which give to their fluorescent excited state a charge transfer state character. The red shifts of the absorption and fluorescence spectra in polar solvents and the large Stokes shift related to the increase of the dipole moment from the ground state to the singlet excited state have been fully characterised. The absorption spectra of the first excited singlet and triplet states and the quantum yields of the intersystem crossing to the triplet state have been determined. The existence of conformers of the two dyes has been evidenced. The synthesis of DCM leads to the trans isomer which, under light exposure undergoes photoisomerisation to the cis-compound. Their fluorescence lifetimes and the photoisomerisation efficiency are solvent dependent. The DFSBO emission spectra depend greatly on the excitation wavelength. This effect can be explained by the occurence of two rotational conformers one being stabilised by an intramolecular hydrogen bond. The spectral properties of these two molecules enable us to explain why DCM is a very good laser dye whereas DFSBO has a poor laser efficiency.
Abstract FR:
Ce mémoire présente l'étude des propriétés photophysiques et photochimiques de deux colorants styréniques : le 4-dicyanométhylène-2méthyl-6-p-dimétyl-amino-styryl-4H-pyrane (DCM) et la 7-diméthylamino-3-(-p-formyl-styryl)-1,4-benzoxazine-2-one (DFSBO). Ces deux composés possèdent des groupements donneur et accepteur d'électron qui confèrent à leur états excités fluorescents un fort caractère de transfert de charge. On a caractérisé les déplacements bathochromes des maxima de leurs spectres d'absorption et de fluorescence dans les solvants polaires ainsi que leurs déplacements de Stokes importants, qui sont dus à l'augmentation du moment dipolaire entre l'état singulet fondamental et l'état excité fluorescent. Les spectres d'absorption des états singulets excités et triplets ainsi que les rendements quantiques de passage inter-système à l'état triplet ont été déterminés. Pour les deux produits, l'existence en solution de conformères a été mise en évidence. Le DCM synthétisé sous une configuration trans-, forme sous l'action de la lumière un photoisomère cis-. Leurs durées de vie de fluorescence et l'efficacité de la photoisomérisation dépendent du solvant. Les spectres de fluorescence du DFSBO varient avec la longueur d'onde d'excitation. Nous expliquons cet effet, par l'existence de deux rotamères dont l'un pourrait être stabilisé par une liaison hydrogène intramoléculaire. Les propriétés spectrales des états excités de ces deux molécules, permettent d'expliquer pourquoi le DCM est un très bon colorant laser, alors que le DFSBO a un efficacité laser décevante.