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Partie 2 • Méthodes spectrométriques
pond à l’échelle microscopique à une population d’espèces individuelles dont 63,2 % sont
revenues à un état non émissif après ce temps. t 0 est de l’ordre de quelques nanosecondes.
Pour faciliter les mesures de fluorescence, les instruments courants opèrent en régime stationnaire, c’est-à-dire en maintenant la source d’excitation allumée, avec, en contre-partie
l’obligation évidente de différentier la lumière de la source et celle de fluorescence.
La figure 11.1 illustre par un exemple l’apparente symétrie en miroir des spectres d’absorbance et de fluorescence de nombreux composés. Pour obtenir cette représentation on réunit
sur le même graphe avec une double échelle, le spectre en absorbance et celui en émittance.
absorbance
émittance
longueurs d'onde (nm)
Absorption
Fluorescence
235
285
335
H C
2
H C
2
HC
H C
2
CH 2
C
C
CH 2
CH
Figure 11.1 Représentation sur un même graphe des spectres d’absorption
et de fluorescence d’un composé éthylénique.
Le spectre de fluorescence qui ressemble à l’image dans un miroir du spectre d’absorption, ainsi que le « Stokes shift » peuvent s’interpréter en considérant les diagrammes énergétiques (fig. 11.2). Exemple extrait de H..Jacobs et Coll, Tetrahedron
1993, p. 6 045.
Fluorescence résolue dans le temps. L’avènement de sources lumineuses à impulsions
ultra-brèves (lasers picoseconde et diodes laser) permet d’accéder aux courbes de décroissance de la fluorescence en fonction du temps. De nouvelles applications basées sur la
connaissance des durées de vie en découlent, mais elles sont encore peu nombreuses en
analyse chimique.
11.2 ORIGINE DE LA FLUORESCENCE
Soumise à l’excitation lumineuse, la molécule du composé (le soluté, dans l’état électronique fondamental S 0 ), est portée dans son premier état électronique excité S 1 . Ses électrons
et ceux des molécules environnantes de solvant se rééquilibrent quasiment instantanément ;
mais les positions des noyaux des atomes en revanche restent identiques à ce qu’elles sont
dans l’état fondamental (c’est le principe de Franck-Condon). Le système soluté/cage de
solvant étant ainsi hors-équilibre, il va évoluer vers une conformation plus stable de l’état
électronique excité S 1 (fig. 11.2). Très rapidement, (10
−12 s), par des processus dits de
conversion interne, les molécules rejoignent, sans émettre de photons, l’état V 0 du niveau
S 1 . Si ce niveau est compatible avec le niveau fondamental le système peut y redescendre
par une étape de fluorescence (10
−11 à 10
−8 s) au cours de laquelle les molécules retournent
Partie 2 • Méthodes spectrométriques
pond à l’échelle microscopique à une population d’espèces individuelles dont 63,2 % sont
revenues à un état non émissif après ce temps. t 0 est de l’ordre de quelques nanosecondes.
Pour faciliter les mesures de fluorescence, les instruments courants opèrent en régime stationnaire, c’est-à-dire en maintenant la source d’excitation allumée, avec, en contre-partie
l’obligation évidente de différentier la lumière de la source et celle de fluorescence.
La figure 11.1 illustre par un exemple l’apparente symétrie en miroir des spectres d’absorbance et de fluorescence de nombreux composés. Pour obtenir cette représentation on réunit
sur le même graphe avec une double échelle, le spectre en absorbance et celui en émittance.
absorbance
émittance
longueurs d'onde (nm)
Absorption
Fluorescence
235
285
335
H C
2
H C
2
HC
H C
2
CH 2
C
C
CH 2
CH
Figure 11.1 Représentation sur un même graphe des spectres d’absorption
et de fluorescence d’un composé éthylénique.
Le spectre de fluorescence qui ressemble à l’image dans un miroir du spectre d’absorption, ainsi que le « Stokes shift » peuvent s’interpréter en considérant les diagrammes énergétiques (fig. 11.2). Exemple extrait de H..Jacobs et Coll, Tetrahedron
1993, p. 6 045.
Fluorescence résolue dans le temps. L’avènement de sources lumineuses à impulsions
ultra-brèves (lasers picoseconde et diodes laser) permet d’accéder aux courbes de décroissance de la fluorescence en fonction du temps. De nouvelles applications basées sur la
connaissance des durées de vie en découlent, mais elles sont encore peu nombreuses en
analyse chimique.
11.2 ORIGINE DE LA FLUORESCENCE
Soumise à l’excitation lumineuse, la molécule du composé (le soluté, dans l’état électronique fondamental S 0 ), est portée dans son premier état électronique excité S 1 . Ses électrons
et ceux des molécules environnantes de solvant se rééquilibrent quasiment instantanément ;
mais les positions des noyaux des atomes en revanche restent identiques à ce qu’elles sont
dans l’état fondamental (c’est le principe de Franck-Condon). Le système soluté/cage de
solvant étant ainsi hors-équilibre, il va évoluer vers une conformation plus stable de l’état
électronique excité S 1 (fig. 11.2). Très rapidement, (10
−12 s), par des processus dits de
conversion interne, les molécules rejoignent, sans émettre de photons, l’état V 0 du niveau
S 1 . Si ce niveau est compatible avec le niveau fondamental le système peut y redescendre
par une étape de fluorescence (10
−11 à 10
−8 s) au cours de laquelle les molécules retournent