Faculté des sciences

Theoretical modelling of photoactive molecular systems: insights using the Density Functional Theory

Ciofini, Ilaria ; Lainé, Philippe P. ; Bedioui, Fethi ; Daul, Claude A. ; Adamo, Carlo

In: Comptes Rendus Chimie, 2006, vol. 9, no. 2, p. 226-239

Nous rendons compte ici des performances d'une approche moderne et opérante de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour la prédiction du comportement photophysique de composés du ruthénium (II) et de l'osmium(II). Pour interpréter leurs propriétés d'absorption électronique, l'approche DFT dépendante du temps a été utilisée. Nous illustrons notre propos par l'analyse... Plus

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    Résumé
    Nous rendons compte ici des performances d'une approche moderne et opérante de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour la prédiction du comportement photophysique de composés du ruthénium (II) et de l'osmium(II). Pour interpréter leurs propriétés d'absorption électronique, l'approche DFT dépendante du temps a été utilisée. Nous illustrons notre propos par l'analyse des deux systèmes suivants : (1) un complexe qui présente une isomérisation photo-induite de la liaison de coordination impliquant l'un de ses ligands ; (2) une molécule bipartite composée d'un complexe photosensibilisateur lié à un accepteur d'électron, conçue pour être le siège d'un transfert d'électron photo-induit conduisant à la formation d'un état de « charges séparées » (CS). Au-delà du remarquable accord quantitatif constaté entre les caractéristiques calculées et expérimentales des spectres d'absorption, nos résultats ont permis de clarifier, ab initio, la nature des états excités impliqués, illustrant ainsi les vertus prédictives de l'approche théorique employée.
    Summary
    An account of the performance of a modern and efficient approach to Density Functional Theory (DFT) for the prediction of the photophysical behavior of a series of Ru(II) and Os(II) complexes is given. The time-dependent-DFT method was used to interpret their electronic spectra. Two different types of compounds have been analyzed: (1) a complex undergoing a light induced isomerization of one of its coordination bonds; (2) an inorganic dyads expected to undergo intramolecular photoinduced electron transfer to form a charge separated (CS) sate. Besides the noticeable quantitative agreement between computed and experimental absorption spectra, our results allow to clarify, by first principles, both the nature of the excited states and the photochemical behavior of these complex systems, thus underlying the predictive character of the theoretical approach.