Résumé
Intersystem crossing (ISC) is an isoenergetic radiationless process involving a transition between the two electronic states with different spin multiplicity. When an electron in a molecule with a singlet ground state is excited (via absorption of radiation) to a higher energy level, either an excited singlet state or an excited triplet state will form. Singlet state is a molecular electronic state such that all electron spins are paired. That is, the spin of the excited electron is still paired with the ground state electron (a pair of electrons in the same energy level must have opposite spins, per the Pauli exclusion principle). In a triplet state the excited electron is no longer paired with the ground state electron; that is, they are parallel (same spin). Since excitation to a triplet state involves an additional "forbidden" spin transition, it is less probable that a triplet state will form when the molecule absorbs radiation. When a singlet state nonradiatively passes to a triplet state, or conversely a triplet transitions to a singlet, that process is known as intersystem crossing. In essence, the spin of the excited electron is reversed. The probability of this process occurring is more favorable when the vibrational levels of the two excited states overlap, since little or no energy must be gained or lost in the transition. As the spin/orbital interactions in such molecules are substantial and a change in spin is thus more favourable, intersystem crossing is most common in heavy-atom molecules (e.g. those containing iodine or bromine). This process is called "spin-orbit coupling". Simply-stated, it involves coupling of the electron spin with the orbital angular momentum of non-circular orbits. In addition, the presence of paramagnetic species in solution enhances intersystem crossing. The radiative decay from an excited triplet state back to a singlet state is known as phosphorescence. Since a transition in spin multiplicity occurs, phosphorescence is a manifestation of intersystem crossing.
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Diagramme de Jablonski
Un Diagramme de Perrin-Jablonski, nommé d'après les physiciens français et polonais Francis Perrin et Alexandre Jabłoński, représente les états électroniques d'une molécule et les transitions entre ces états. L'axe vertical indique le niveau d'énergie, tandis que les états sont groupés horizontalement selon leur multiplicité de spin. Les transitions non-radiatives sont symbolisées par des flèches droites tandis que les radiatives le sont par des flèches ondulées.
Rendement quantique
Le rendement quantique (Φ) d'un processus induit par le rayonnement est égal au nombre de fois qu'un évènement donné arrive divisé par le nombre de photons absorbé par le système. L'évènement en question est souvent une réaction chimique. Dans une réaction de photolyse ou photodécomposition après l'absorption d'un photon, le rendement quantique est défini par : Le rendement quantique est aussi employé dans la modélisation de la photosynthèse : Aux réactions où chaque photon effectue la photolyse d'une seule molécule du réactif, le rendement quantique sera au maximum 1 et normalement inférieur à 1 à cause de pertes, tout comme le rendement chimique d'une réaction non photochimique.
Fluorochrome
Un fluorochrome ou fluorophore est une substance chimique capable d'émettre de la lumière de fluorescence après excitation. Ce sont des substances composées de plusieurs noyaux aromatiques conjugués ou encore des molécules planes et cycliques qui possèdent une ou plusieurs liaisons π. L'utilisation de fluorochromes en biologie moléculaire est un peu plus récente que celle d'isotopes radioactifs. Elle a l'avantage de donner des résultats très rapidement, voire immédiatement, en s'affranchissant des longs temps d'exposition requis pour la technique par radioactivité.
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