LASER DYES PHOTOCHEMISTRY : PICOSECOND AND NANOSECOND LASER STUDY

Résumé
On étudie en spectroscopie laser nanoseconde et picoseconde les propriétés photophysiques et photochimiques des colorants lasers : rhodamines et mérocyanines. La polarité de la molécule de colorant a un rôle essentiel. Dans le cas des mérocyanines, la solubilite, le déplacement respectivement bathochrome ou hypsochrome du spectre d'absorption de l'état fondamental S₀ des mérocyanines faiblement ou fortement polaires, le déplacement important vers le rouge du spectre de fluorescence dans les solvants polaires dépendent fortement de la polarité du colorant dans l'état fondamental S₀, mais aussi de sa polarité dans l'état singulet excité fluorescent S₁. On montre qu'après excitation lumineuse du DCM (4-dicyanométhylène-2-méthyl-6-p-diméthylaminostyril-4H-pyran), le moment dipolaire est augmenté de 5.6 D à 26.3 D. ce qui est dû a un transfert d'électron intramoléculaire du groupe amino-, donneur d'électron aux groupes cyano-, accepteurs d'électron. On détermine également les spectres d'absorption des états transitoires singulets excités (de durée de vie nanoseconde) et triplets excités (de durée de vie microseconde) ainsi que le rendement quantique de passage intersystème S₁ → T₁. La connaissance de ces propriétés photophysiques est essentielle pour l'optimisation du fonctionnement des lasers à colorant.

Abstract
Photophysical and photochemical properties of laser dyes (rhodamines and merocyanines) are studied through nanosecond and picosecond laser spectroscopy. The polarity of the dye molecule is one of the most important parameters. In the case of merocyanines, the dye solubility, the red or blue shift of the ground state S₀ absorption spectrum respectively for the less or more polar dyes, the large red shift of the fluorescence spectrum in polar solvents depend strongly on the dye polarity in its S₀ ground state but also in its fluorescent first singlet excited state S₁. Upon light excitation of DCM (4-dicyanomethylene-2-methyl-6-p- dimethylaminostyril-4H-pyran) a large change of the dipole moment from 5.6 D to 26.3 D is evidenced due to an intramolecular electron transfer from the electron donor amino-group to the electron acceptor cyano-groups. The absorption spectra of the transient excited singlets (nanosecond lifetime) and excited triplets (microsecond lifetime) and the quantum yield of intersystem crossing are also determined. The knowledge of these photophysical properties is essential to the dye lasers optimization.