Les activités scientifiques de l’axe visent une description unifiée des phénomènes physiques et chimiques produits par l’interaction entre les radiations électromagnétiques et la matière. L’axe IRM se trouve à la frontière entre la physique et la chimie. Les études portent sur différents états de la matière, des atomes en phase gazeuse aux agrégats biomoléculaires et aux matériaux, qui émettent des photons suite à des collisions ou qui interagissent avec différentes sources de radiation, de la lumière infrarouge aux radiations ionisantes. Les processus étudiés couvrent de vastes échelles temporelles, de l’attoseconde pour les processus électroniques ultrarapides à la nanoseconde pour les réactions biochimiques, et des résolutions spatiales variées, du nanomètre au micromètre. Une vision globale des interactions rayonnement-matière entre l’atomistique et le macromoléculaire sur des échelles de temps si variées nécessite donc une approche multi-échelle. Sur le plan méthodologique, ceci se traduit par l’utilisation et le développement de méthodes et de codes de chimie et physique quantiques, couplé aux méthodes de dynamique moléculaire, à la fois classique et quantique. Cela permet de prendre en compte les environnements complexes et leur évolution temporelle.
Publications récentes:
A comprehensive, self-contained derivation of the one-body density matrices from single-reference excited-state calculation methods using the equation-of-motion formalism
T. Etienne
International Journal of Quantum Chemistry (2020) 120, e26110
Calculating eigenvalues and eigenvectors of parameter-dependent Hamiltonians using an adaptative wave operator method
A. Leclerc; G. Jolicard
The Journal of Chemical Physics (2020) 152, 204107
Probing Electronic Fluxes via Time-Resolved X-Ray Scattering
G. Hermann; V. Pohl, G. Dixit; J.C. Tremblay
Physical Review Letters (2020) 124, 013002
Two-dimensional Sturmian basis set for bound state calculations
J.M. Randazzo; L.U. Ancarani
Advances in Quantum Chemistry (2019) 79, 79-95
Dynamics of the excited-state hydrogen transfer in a (dG)·(dC) homopolymer: intrinsic photostability of DNA
A. Francés-Monerris; H. Gattuso; D. Roca-Sanjuán; I. Tuñón; M. Marazzi; E. Dumont; A. Monari
Chemical Science (2018) 9, 7902-7911
Thèmes scientifiques :
Physique des collisions ionisantes et systèmes isolés

Les membres de l’axe s’attachent à développer des méthodes de calcul originales et performantes pour la description de phénomènes fondamentaux d’interaction entre photons ou des particules chargées (en particulier des électrons) avec des atomes ou des molécules isolées. Ils s’intéressent entre autres à la simple ou double ionisation d’atomes ou de molécules de complexité croissante par impact d’électrons ou de photons (photoionisation). Ces différents phénomènes sont principalement décrits par leurs sections efficaces multiplement différentielles, particulièrement utiles dans d’autres sous-domaines de la physique tels que l’astrophysique, la physique des plasmas ou encore la radiobiologie. Les travaux s’étendent également jusqu’à l’étude des résonances de photodissociation moléculaire en champ laser intense, avec des applications aux molécules froides.
Photochimie et Photophysique

Les phénomènes photochimiques et photophysiques, dus à l’absorption de la radiation lumineuse dans les domaines du visible et de l’ultraviolet, sont étudiés à l’aide d’approches statiques et de dynamique non-adiabatique. L’étude des matériaux pour la conversion d’énergie solaire est aussi menée à l’aide d’approches de physique des solides et des méthodes de chimie quantique périodique. Nous développons également, pour ce type de problèmes, des méthodes de dynamique semi-classiques basées sur le saut de surface (« surface hopping ») et la factorisation exacte de la fonction d’onde vibronique.
Visualisation de processus électroniques hors-équilibre

L’étude de la réorganisation électronique dans la matière soumise à radiation est abordée par le développement de méthodes d’hydrodynamique quantique. Ceci permet l’étude de la dynamique électronique ultrarapide par des méthodes de fonctions d’onde à N-corps et leurs applications aux transferts d’énergie, au contrôle de la migration des charges à l’aide de champs électriques externes, et à l’élucidation des certains mécanismes réactionnels. Nous nous intéressons le développement de techniques pour l’analyse topologique de la réorganisation de la densité électronique dans les agrégats macromoléculaires et les états excitoniques.
Collaborations principales :
Nationales
Besançon, Montpellier, Paris Cité, Paris Saclay, Strasbourg, Toulouse
Internationales
Algérie: Sétif
Allemagne : Helmholtz Zentrum Berlin, Freie Universität Berlin
Argentine: Buenos Aires
Autriche : Universität Wien
Espagne : Universitat de Valencia, Universidad de Alcala de Hénares Madrid
Inde: Indian Institute of Technology Bombay
Italie : CNR Pisa, Universidad de Alcala de Hénares
Suisse : University of Bern
Turquie : Middle East Technical University Ankara