Calcul ab-Initio et caractérisation spectroscopique de la dynamique conformationnelle

des chaînes organiques [NH3-(CH2)n-NH3]2+ n = 4,5

H. Abdelkefi*, H. Feki, Y. Abid

Laboratoire de Physique Appliquée - Faculté des sciences 3018 Sfax, Tunisie

* Corresponding author E-mail : abdelkefi.h@voila.fr

Received: 30 April 2002 ; revised version accepted : 09 January 2003

Abstract

The perovskite type layer compound NH3-(CH2)n-NH3MCl4 (n = 3,4,5, M = Mn, Cd, Pb) exhibits many structural phase transitions. These transitions display a dispalcive order-disorder mechanism involving mainly conformational changes of the organic chains. In this work, we have developed a spectroscopic characterisation according to the calculated geometry and frequencies of the different conformational states shown in the butylenediammonium and pentylenediammonium chains, using the SCF semi empirical method MNDO-PM3 and ab-initio method RHFMP2. The results are in good agreement with those established by previous X-ray diffraction and Raman Scattering studies.

Keywords: Conformational; Transitions.

Résumé

Les matériaux bidimensionnels de formule NH3-(CH2)n-NH3MCl4 (n = 3,4,5, M = Mn, Cd, Pb) présentent de nombreuses transitions de phases structurales qui mettent en jeu essentiellement le changement conformationnel des chaînes organiques.

Nous présentons dans ce travail une caractérisation spectroscopique et une modélisation de la dynamique conformationnelle des deux chaînes : butylènediammoniums et pentylènediammoniums. L'étude consiste à calculer les différentes conformations de ces chaînes par deux méthodes : la méthode SCF (MNDO-PM3) semi-empirique et la méthode de calcul ab-initio RHFMP2. Parmi les conformations calculées, nous avons pu identifier les différentes conformations observées par diffraction des rayons X. Par ailleurs, nous avons calculé les fréquences des modes de vibration internes de ces molécules dans les différentes conformations. La comparaison des fréquences calculées et des fréquences Raman observées nous a permis d'interpréter la compétition conformationnelle de ces chaînes et leur contribution dans les transitions de phases structurales. Ce calcul nous a permis également d'estimer la valeur de l'énergie associée au changement conformationnelle. Les valeurs calculées sont du même ordre de grandeur que celles déterminées expérimentalement et confirment le rôle des mouvements du cation organique dans la dynamique de transition.

Mots clés : Conformationnelle ; Transitions.

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