Unités

Résonance Magnétique Nucléaire Haute Résolution

Le laboratoire de Résonance Magnétique Nucléaire Haute Résolution, dirigé par le Prof. Michel Luhmer, fait partie du "Service de Chimie et PhysicoChimie Organiques". Les recherches portent sur le développement et les applications de la spectroscopie RMN multinucléaire en solution dans le cadre des analyses structurales, thermodynamiques, cinétiques et/ou études dynamiques et traite d'une grande variété de systèmes.
Les principaux thèmes de recherche actuels sont (i) la caractérisation des assemblages supramoléculaires, (ii) l'étude des processus photochimiques et, plus récemment, (iii) la caractérisation des processus électrochimiques. Une réalisation majeure est le développement de mesures de polarisation nucléaire dynamique photo-chimiquement induite (photo-CIDNP) pour la caractérisation des processus de transfert d'électrons photo-induits avec des complexes métalliques.

Projets

Développement et application d'expériences de CIDNP pour l'étude des photo-réactions de composés organométalliques.

Les photo-réactions de composés organométalliques sont étudiées par RMN en illuminant l'échantillon au moyen d'un laser directement au sein de l'aimant supraconducteur du spectromètre.  les photo-réactions de certains complexes du Ru(II) avec des cibles biologiques (guanosine 5'-monophosphate, tyrosine, tryptophane) donnent lieu à de la polarisation nucléaire dynamique induite chimiquement (Chemically Induced Dynamic Nuclear Polarization : CIDNP). La (photo)-CIDNP a pour origine le couplage hyperfin au sein d'une paire de radicaux générée (photo-)chimiquement qui conduit une modification de la distribution de population des états de spin nucléaire. On observe dans le spectre de RMN des produits de réaction des signaux dont l'intensité peut être augmentée ou diminuée significativement par rapport à celle observée à l'équilibre (sans illumination). Les mesures de CIDNP stationnaire réalisées permettent notamment d'identifier les sites de photo-réaction et de caractériser les radicaux formés avec la résolution atomique de la RMN. Elles ouvrent de nouvelles perspectives pour étudier la photochimie des complexes du Ru(II) et pour la caractérisation de (macro)molécules biologiques.  Les travaux sont menés en collaboration avec les équipes d' A. Kirsch - C. Moucheron et de N. Vaeck.

Caractérisation de nouveaux complexes de cuivre et étude de leurs photoréactions (projet PhotoCop)

La photocatalyse homogène a été largement dominée par des complexes à base de métaux nobles, lesquels présentent de fortes limitations notamment en termes de disponibilité, prix et applications. Des photocatalyseurs efficaces et robustes à base de cuivre sont encore à découvrir et ceci est cœur du projet. De nouveaux complexes de cuivre (premier objectif principal du projet) et des processus photocatalytiques utilisant ces complexes (deuxième objectif principal du projet) sont développés en suivant une approche globale, intégrée et systématique, impliquant la catalyse, la chimie inorganique/organique, la photochimie, des études photophysiques et mécanistiques, et avec une attention particulière à leur généralité et applicabilité. 
Des mesures de RMN du 1H, 13C, 31P … à 1 ou 2 dimensions sont exploitées pour caractériser des produits de synthèse, dont de nouveaux ligands et les complexes de cuivre correspondants. Des protocoles de mesures RMN très particuliers, avec illumination laser de l’échantillon au sein de l’aimant supraconducteur du spectromètre via une fibre optique, doivent être développés et validés pour étudier les photoréactions des complexes, identifier les intermédiaires de réaction et ainsi élucider le(s) cycle(s) catalytique(s). Les intermédiaires radicalaires seront caractérisés par des mesures de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE), sous illumination laser également.