Sujet de these

Bertrand Girard

Informations

• Publié par: Thuen
• Nombre de lectures: 86
• Langue: Français

Extrait

Sujet de Stage M1-2 - 2010
Etude des dynamiques femtosecondes dans des molécules polyatomiques
par imagerie de vecteurs vitesse.

Nom du Laboratoire : Laboratoire de Collisions Agrégats Réactivité (CNRS UMR 5589), IRSAMC, Université Paul
Sabatier, 118 Route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex 4, Fax : [phone]
http://www.lcar.irsamc.ups-tlse.fr/
Groupe : Dynamiques femtosecondes et Contrôle Cohérent,
http://www.lcar.ups-tlse.fr/FEMTO
Responsable: V. BLANCHET (chargée de recherches, [e-mail], Tel : [phone])
Equipe : R. CIREASA et N. THIRE
Mots clés :
Concepts : dynamique de paquet d'onde, couplages non-adiabatiques, physique moléculaire
Techniques utilisées : laser femtoseconde, jet supersonique, spectromètre d'imagerie de photoelectrons et de
photofragments.
Cadre général
Les réactions chimiques sont le résultat d’un changement de configuration électronique lors de
l’approche entre réactifs. A l’échelle microscopique, ce changement de configuration induit des forces qui
déplacent un ou plusieurs atomes à l’intérieur du système réactif. Comprendre le mécanisme élémentaire d’une
réaction signifie, entre autres, identifier le jeu de forces responsables de ce mouvement. L’objectif de ce stage
est d’accéder à la connaissance de ces forces et in fine perturber l’établissement de ces forces. Les molécules
sont étudiées en phase gazeuse. Elles sont isolées de toute interaction, ce qui permet d'étudier en détail les
processus internes à la molécule.
La spectroscopie de photoélectrons résolue en temps est devenue depuis quelques années une
technique incontournable pour l'étude des dynamiques ultrarapides optiquement initiées dans les molécules
[1]polyatomiques en phase gazeuse. Cette spectroscopie est en effet sensible à la fois aux relaxations
[2-4] [5]électroniques mais également dans certains cas aux relaxations vibrationnelles. Elle est donc tout à fait
indiquée pour étudier les relaxations non adiabatiques. Suite à l'excitation électronique initiée par l'impulsion
pompe, la molécule se relaxe électroniquement. Quelles sont les échelles de temps impliquées dans cette
relaxation, quelle est sa nature, y a t il des modes de vibration qui favorisent cette relaxation, y a t il
concertation ou pas dans les dynamiques de prédissociation ? Autant de questions auxquelles des expériences
de femtochimie permettent de répondre. Dans le cas d'une photodissociation, la spectrométrie de
photofragments, qui permet d’identifier la nature des produits de réaction, leur énergie de translation et,
[6]indirectement leur énergie interne est la spectroscopie de référence pour étudier les barrières de dissociation.
[7]Cette spectroscopie a été également appliquée aux études résolues en temps. Notons que le spectromètre de
photoélectrons utilisé est un spectromètre d'imagerie de distribution des vitesses et qu'en inversant simplement
[8]. la polarité des électrodes, l'imageur devient un spectromètre de photofragments
Sujet de Stage :
L'étudiant sera ainsi amené à apprendre à utiliser un montage expérimental déjà existant constitué d'une chaîne
femtoseconde étendue à l'Ultraviolet combinée à une détection de spectrométrie de masse ou de photoélectron
résolue en temps. Le système étudié sera la photodissociation du Bromure de méthyle (CH Br) à partir des 3
états de Rydberg, dont le fragment atomique de brome contribue à la destruction de la couche d'ozone. Le
bromure de méthyle est formé dans l'atmosphère non seulement de façon naturelle via les intéractions
atmosphère-océans, mais aussi du fait de l'activité humaine (fumigation agricole). Trois états électroniques
différents par leur spin ont été identifiés comme étant susceptibles de jouer un role significatif dans la
photodissociation. Ces trois états sont de plus couplés dès que la molécule est pliée en éloignant l'atome de
brome de l'axe de symétrie du méthyle. Nous proposons d'analyser la dynamique à partir de l’excitation de des
états de Rydberg compris entre 9.2 et 9.3 eV en regardant la distribution angulaire et énergétique des fragments
méthyle en fonction du temps et en fonction de son énergie interne. Aucune étude expérimentale n’a porté sur
cette dissociation. Nous proposons de détecter les populations et distributions angulaires par ionisation et
imagerie de photofragments sélective dans une expérience pompe-sonde. Réaliser cette expérience à l'échelle
femtoseconde est se placer directement dans l'échelle de temps de la photodissociation, s'abstreindre de la
sensibilité à la distribution rotationnelle initiale, mais surtout détecter les fragments méthyle par
multiphotoionisation résonante sans être limité par les effets de prédissociation. L'impulsion pompe sera la
troisième harmonique du fondamental de la chaine, excitant alors à 2 photons. L'accordabilité UV de
1 l'impulsion sonde sera produite par mélange de fréquence entre un amplificateur paramétrique optique et cette
même fondamentale.

Références
[2-5, 9, 18-19]Publications relevant de la thématique et produites par le groupe femto:
[1] A. Stolow, A. E. Bragg, D. M. Neumark, Chemical Reviews 2004, 104, 1719.
[2] V. Blanchet, M. Z. Zgierski, T. Seideman, A. Stolow, Nature 1999, 401, 52.
[3] V. Blanchet, S. Lochbrunner, M. Schmitt, J. P. Shaffer, J. J. Larsen, M. Z. Zgierski, T. Seideman, A. Stolow, Faraday
Discussions 2000, 33.
[4] S. Zamith, V. Blanchet, B. Girard, J. Andersson, S. L. Sorensen, I. Hjelte, O. Bjorneholm, D. Gauyacq, J. Norin, J.
Mauritsson, A. L'Huillier, Journal of Chemical Physics 2003, 119, 3763.
[5] K. Resch, V. Blanchet, A. Stolow, T. Seideman, Journal of Physical Chemistry A 2001, 105, 2756.
[6] H. Sato, Chemical Reviews 2001, 101, 2687.
[7] J. A. Davies, J. E. LeClaire, R. E. Continetti, C. C. Hayden, Journal of Chemical Physics 1999, 111, 1.
A. M. Rijs, M. H. M. Janssen, E. t. H. Chrysostom, C. C. Hayden, Physical Review Letters 2004, 92, 123002.
[8] A. T. J. B. Eppink, D. H. Parker, Review of Scientific Instruments 1997, 68, 3477.



2