Hyper Rayleigh scattering of molecular assemblies
Diffusion hyper Rayleigh des assemblages moléculaires
Résumé
The coherent character of the frequency doubling process, process of conversion of
two photons at the fundamental frequency into one photon at the harmonic frequency, makes it
possible to probe matter on sub-wavelength scales. To highlight this property, the technique of
hyper Rayleigh scattering was employed to probe the organization in molecular assemblies
dispersed in liquid solutions. After an initial study on a selection of solvents, the influence of
the environment on the response of the crystal violet, an octupolar probe molecule was studied.
These studies were carried on for amphiphilic molecular probes in order to study mixed
suspensions of free probes and probes incorporated in molecular assemblies, for instance
micelles. Because of the centrosymmetry of these assemblies, the dipolar component of the
scattered harmonic intensity vanishes, leaving a harmonic intensity dominated by the
quadripolar contribution. These measurements are performed with the technique of polarized
resolved hyper Rayleigh scattering. A complete model describing the various components of
the total harmonic intensity is introduced to describe the observations. In a final chapter,
preliminary studies on reconstituted biomimetic systems at the air-water interface by frequency
doubling are presented.
two photons at the fundamental frequency into one photon at the harmonic frequency, makes it
possible to probe matter on sub-wavelength scales. To highlight this property, the technique of
hyper Rayleigh scattering was employed to probe the organization in molecular assemblies
dispersed in liquid solutions. After an initial study on a selection of solvents, the influence of
the environment on the response of the crystal violet, an octupolar probe molecule was studied.
These studies were carried on for amphiphilic molecular probes in order to study mixed
suspensions of free probes and probes incorporated in molecular assemblies, for instance
micelles. Because of the centrosymmetry of these assemblies, the dipolar component of the
scattered harmonic intensity vanishes, leaving a harmonic intensity dominated by the
quadripolar contribution. These measurements are performed with the technique of polarized
resolved hyper Rayleigh scattering. A complete model describing the various components of
the total harmonic intensity is introduced to describe the observations. In a final chapter,
preliminary studies on reconstituted biomimetic systems at the air-water interface by frequency
doubling are presented.
Le caractère cohérent du processus de doublage de fréquence, processus de
conversion de deux photons à la fréquence fondamentale en un photon à la fréquence
harmonique, permet de sonder la matière à des échelles sub-longueur d'onde. Pour mettre en
évidence cette propriété, la technique de diffusion hyper Rayleigh a été employée pour sonder
l'organisation dans des assemblages moléculaires dispersés en solution liquide. Après une
étude initiale de quelques solvants usuels purs, l'influence de l'environnement sur la réponse
du cristal violet, une sonde moléculaire octupolaire de référence, a été étudiée. Ces études ont
été poursuivies pour des sondes moléculaires amphiphiles afin d'étudier des solutions mixtes
comprenant à la fois des sondes libres et des sondes engagées dans des assemblages
moléculaires appelés micelles. En raison de la centrosymétrie de ces assemblages, la
composante dipolaire de la réponse harmonique diffusée s'affaiblit, laissant la réponse
harmonique totale dominée par une forte contribution quadripolaire clairement mise en
évidence par ces mesures de diffusion hyper Rayleigh résolue en polarisation. Un modèle
complet décrivant les différentes composantes de la réponse harmonique totale est introduit
pour interpréter globalement les observations sur ces solutions mixtes. Enfin, les études
préliminaires d'un système biomimétique reconstitué à l'interface air-eau par doublage de
fréquence sont présentées.
conversion de deux photons à la fréquence fondamentale en un photon à la fréquence
harmonique, permet de sonder la matière à des échelles sub-longueur d'onde. Pour mettre en
évidence cette propriété, la technique de diffusion hyper Rayleigh a été employée pour sonder
l'organisation dans des assemblages moléculaires dispersés en solution liquide. Après une
étude initiale de quelques solvants usuels purs, l'influence de l'environnement sur la réponse
du cristal violet, une sonde moléculaire octupolaire de référence, a été étudiée. Ces études ont
été poursuivies pour des sondes moléculaires amphiphiles afin d'étudier des solutions mixtes
comprenant à la fois des sondes libres et des sondes engagées dans des assemblages
moléculaires appelés micelles. En raison de la centrosymétrie de ces assemblages, la
composante dipolaire de la réponse harmonique diffusée s'affaiblit, laissant la réponse
harmonique totale dominée par une forte contribution quadripolaire clairement mise en
évidence par ces mesures de diffusion hyper Rayleigh résolue en polarisation. Un modèle
complet décrivant les différentes composantes de la réponse harmonique totale est introduit
pour interpréter globalement les observations sur ces solutions mixtes. Enfin, les études
préliminaires d'un système biomimétique reconstitué à l'interface air-eau par doublage de
fréquence sont présentées.
Mots clés
Nonlinear optics
second harmonic generation
hyper Rayleigh scattering
hyperpolarisability
solvents
symmetry
interactions
molecular assemblies
micelles
centrosymetric assemblies
organization
polarization of the light
quadripole
enzymatic activity
proteins
interfaces
liquide-liquide
air-liquide
surface
Domaines
Physique Atomique [physics.atom-ph]
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