Le diagramme de Jablonski, généralement utilisé pour illustrer la fluorescence en spectroscopie moléculaire, montre les états excités d'une molécule ainsi que les transitions radiatives et non radiatives qui peuvent se produire entre eux.
Le diagramme de Jablonski de l'absorbance moléculaire et de la fluorescence
La figure ci-dessus présente le diagramme de Jablonski (Jablonski, 1933), un schéma de la transition d'état électronique d'une molécule lors du phénomène de fluorescence. L'axe de gauche représente l'augmentation de l'énergie, où une molécule fluorescente typique présente un spectre d'absorption. Ce spectre indique l'énergie ou les longueurs d'onde auxquelles la molécule absorbera la lumière.
En fluorescence conventionnelle, les photons sont émis à des longueurs d'onde supérieures à celles des photons absorbés. Si la lumière incidente est à une longueur d'onde permettant à la molécule d'absorber le photon, celle-ci est alors excitée de son état électronique fondamental à un état excité supérieur, noté ici S2.
Les électrons subissent ensuite une conversion interne, affectée par la relaxation vibrationnelle et la perte de chaleur dans l'environnement. Comme le montre la figure, la transition de photoémission finale peut se produire soit par un état singulet rapide (fluorescence), soit par un état triplet plus lent (phosphorescence). En photoluminescence conventionnelle, les photons sont émis à des longueurs d'onde supérieures (énergie inférieure) à la longueur d'onde des photons absorbés.
Deux processus de désactivation non radiatifs entrent en compétition avec la fluorescence : la conversion interne de l'état singulet excité le plus bas vers l'état fondamental et le croisement intersystème de l'état singulet excité vers l'état triplet. Ce dernier processus conduit à la phosphorescence.
Le diagramme de Jablonski est essentiel à la compréhension de tout spectroscopiste de photoluminescence. Lors de la mesure d'un spectre de photoluminescence, on examine généralement l'intensité de l'émission, sa longueur d'onde ou énergie, et la durée de l'émission. Cette dernière correspond à la durée de vie de la photoluminescence. De nombreux facteurs peuvent influencer ces observables de photoluminescence, notamment le transfert d'énergie vers et depuis d'autres molécules, l'extinction par d'autres molécules, la température, le pH, la polarité locale, l'agrégation ou la liaison.
Comprendre les mécanismes de ces interactions peut donner un aperçu de ce qui est observé avec un changement dans les spectres de photoluminescence et ses observables associés.
Le physicien polonais Aleksander Jabłonski, considéré comme le père de la spectroscopie de fluorescence, a développé le diagramme de Jablonski.
Il a consacré sa vie à l'étude de l'absorption et de l'émission moléculaires de la lumière. Sa thèse de doctorat, intitulée « Influence de la variation des longueurs d'onde de la lumière d'excitation sur les spectres de fluorescence », a démontré que le spectre de fluorescence est indépendant de la longueur d'onde de la lumière d'excitation.
Jablonski a fait progresser nos connaissances sur la polarisation de la fluorescence dans les solutions, l'extinction et son diagramme homonyme, expliquant les spectres et la cinétique de la fluorescence, de la fluorescence retardée et de la phosphorescence.
Le diagramme de Jablonski est également connu sous le nom de diagramme de Perrin-Jablonski en reconnaissance des contributions des physiciens français Jean-Baptiste Perrin et de son fils Francis Perrin.
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