L’équipe SIMUL travaille sur les atomes et les molécules d’alcalins immergés dans des matrices de gaz rare depuis de nombreuses années.

Ces systèmes moléculaires forment un ensemble de cas test qui sont à la fois suffisamment simple pour réaliser des calculs précis et réalisablent expérimentalement. Ainsi, l’expérience et la simulation peuvent être comparées. Pour représenter l’interaction soluté-solvant, nous avons développé des hamiltoniens modèles, qui se réduisent à des pseudo-potentiels à cœur polarisable pour des atomes isolés. Ceci permet d’éliminer les degrés de liberté électronique du solvant, ce qui simplifie considérablement les calculs de structure électronique. Nos travaux précédents ont porté sur les alcalins léger en matrice d’argon et de néon.

Nous travaillons maintenant sur les atomes de Rb et Cs, pour lesquels les effets relativistes et la corrélation électronique sont plus importants. Pour ces atomes piégés dans des matrices solides d’argon, Notre but est d’établir une corrélation entre les sites de piégeage et leur signature spectroscopique dans le domaine des longueurs d’onde visibles. L’analyse combine l’absorption et la luminescence de la transition principale des alcalins qui sont mesurable expérimentalement de manière corrélée.

La simulation des atomes alcalins légers montre un effet Jahn-Teller associé au mouvement vibrationnel des atomes de la matrice, qui se traduit par une séparation en trois de la raie d’absorption principale. Elle montre aussi un décalage de Stokes très fort pour les alcalins les plus légers, Li et Na. Pour les atomes plus lourds, K et Rb, le décalage est bien moins prononcé. Nous étudions actuellement le cas du Cs dans la cadre de l’ANR EDMMA en collaboration avec le Laboratoire Aimé Cotton (LAC) et l’Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay (ISMO).

Nous avons également étudié la dynamique de relaxation de petites molécules cationiques (Li₂⁺, Na₂⁺ and K₂⁺) immergées dans des petits agrégats de gaz rare de taille bien définie. Le premier effet associé à la solvatation de la molécule est la perturbation des niveaux d’énergie excités, avec une signature spectroscopique très claire. Le solvant limite également la dissociation moléculaire et les couplages non-adiabatique permettent la relaxation vers des niveaux électroniques de plus basse énergie, en transférant l’excès d’énergie vers la matrice. Ces couplages se traduisent par des rotations d’orbitales illustrées sur la figure ci-dessous. Notre programme de recherche dédié aux alcalins s’oriente maintenant vers des solutés et des solvants plus complexes.