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Deux exemples
d’interaction
lumière-matière
Dans
un
métal,
l’énergie lumineuse
absorbée est dissipée
sous
forme
de
chaleur, alors que
dans une molécule,
un photon d’énergie
plus basse peut être
réémis.
© Philippe Sautet
de plus grande longueur d’onde. Ce sont les phénomènes
de luminescence, fluorescence et phosphorescence,
amplement décrits dans l’article d’Anne-Marie Caminade.
La molécule excitée n’étant généralement pas isolée,
elle peut interagir avec des molécules à proximité et leur
transférer de l’énergie : c’est la molécule voisine qui passe
alors dans l’état excité. Une application majeure de ce
phénomène est la thérapie photodynamique du cancer
1
. Un
photosensibilisateur est tout d’abord excité par un laser à
proximité d’un tissu malade. L’énergie est transférée à des
molécules d’oxygène voisines, les promouvant ainsi dans
l’état excité singulet. L’oxygène singulet est un oxydant
puissant, qui détruit les tissus environnants et donc les
cellules cancéreuses visées. Ce type d’application de
l’interaction lumière-matière en biochimie et en biologie est
illustré plus avant dans l’article de Chantal Andraud.
Au lieu de laisser l’exciton se désexciter en chaleur ou être
réémis sous forme d’un autre photon, un enjeu majeur est
d’utiliser son énergie et de la convertir en énergie électrique
ou chimique. L’énergie solaire peut, ainsi, être transformée
en énergie utile : c’est le domaine du photovoltaïque et de la
photocatalyse.
Après absorption du photon, l’électron ajouté dans un niveau
électronique initialement vacant et le trou laissé dans le
niveau initialement occupé sont proches et en interaction
électrostatique. Le système trou positif – électron négatif est
similaire à un pseudo-atome d’hydrogène. Afin de pouvoir
utiliser les charges dans un circuit électrique ou pour réaliser