L’interaction entre la lumière et la matière joue un rôle essentiel dans de nombreuses applications technologiques, allant de l’optoélectronique au photovoltaïque, et revêt également une grande importance en biochimie. Ce cours s’intéresse aux processus qui se produisent après l’absorption de la lumière par la matière : comment l’énergie acquise est transportée, comment elle conduit à des photoréactions souhaitées ou indésirables, puis comment elle est finalement dissipée dans l’environnement. Situé à l’interface entre la physique et la chimie, le cours traite aussi bien des molécules que des solides et des matériaux émergents.
À l’issue de ce cours, les étudiants seront capables de comprendre et d’analyser les mécanismes fondamentaux de l’interaction lumière–matière ainsi que la dynamique des états excités dans les molécules et les solides. Ils maîtriseront les bases théoriques et numériques nécessaires à l’étude des processus photophysiques et photochimiques modernes. 

Plan du cours

Les développements théoriques, fondés sur la mécanique quantique à plusieurs corps, sont complétés par des études numériques réalisées lors des séances de travaux pratiques, qui incluent également des calculs ab-initio.
 
Chapter 1: Introduction to photochemistry
Keywords: Spectral irradiance, quantum yields, photochemical kinetics
Chapter 2: Molecular states

Keywords: Born-Oppenheimer approximation, Classification of excited states
Chapter 3: First principles methods for excited states

Keywords: TDDFT
Chapter 4: Electronic excitation and decay
Keywords: Vibrationally resolved spectra, Huang-Rhys factors, Kasha rule
Chapter 5: Wavepacket dynamics

Keywords: Franck-Condon excitation
Chapter 6: Non-adiabatic dynamics

Keywords: Conical intersections, Landau-Zener model, Surface Hopping and Ehrenfest dynamics