Photofragmentation dynamics of small argon clusters and biological molecular : new tools by trapping and vectorial correlation.
Dynamique de photofragmentation de petits agrégats d'Argon et de molécules biologiques : nouvel outil par piégeage et corrélation vectorielle.
Résumé
The present work concerns the building up of a complex set-up the aim of which being the investigation of the photofragmentation of ionised clusters and biological molecules.
This new tool is based on the association of several techniques. Two ion sources are available: clusters produced in a supersonic beam are ionised by 70 eV electrons while ions of biological interest are produced in an “Electrospray”. Rovibrational cooling is achieved in a “Zajfman” electrostatic ion trap. Lifetime of ions can also be measured using the trap. Two types of lasers are used to excite the ionised species: The femtosecond laser available at the “ELYSE” facilities and a nanosecond laser. Both lasers have a repetition rate of 1 kHz. The neutral andionised fragments are detected in coincidence using a sophisticated detection system allowing time and localisation of the various fragments to be determined. With such a tool, I was able to investigate in details the fragmentation dynamics of ionised clusters and bio-molecules.
The first experiments deal with the measurement of the lifetime of the Ar2+ dimer II(1/2)u metastable state. The relative population of this state was also determined. The Ar2+ and Ar3+ photofragmentation was then studied and electronic transitions responsible for their dissociation identified. The detailed analysis of our data allowed to distinguish the various fragmentation mechanisms. Finally, a preliminary investigation of the protonated tryptamin fragmentation is presented.
This new tool is based on the association of several techniques. Two ion sources are available: clusters produced in a supersonic beam are ionised by 70 eV electrons while ions of biological interest are produced in an “Electrospray”. Rovibrational cooling is achieved in a “Zajfman” electrostatic ion trap. Lifetime of ions can also be measured using the trap. Two types of lasers are used to excite the ionised species: The femtosecond laser available at the “ELYSE” facilities and a nanosecond laser. Both lasers have a repetition rate of 1 kHz. The neutral andionised fragments are detected in coincidence using a sophisticated detection system allowing time and localisation of the various fragments to be determined. With such a tool, I was able to investigate in details the fragmentation dynamics of ionised clusters and bio-molecules.
The first experiments deal with the measurement of the lifetime of the Ar2+ dimer II(1/2)u metastable state. The relative population of this state was also determined. The Ar2+ and Ar3+ photofragmentation was then studied and electronic transitions responsible for their dissociation identified. The detailed analysis of our data allowed to distinguish the various fragmentation mechanisms. Finally, a preliminary investigation of the protonated tryptamin fragmentation is presented.
Le travail présenté concerne la mise au point d'une nouvelle expérience pour étudier les mécanismes de la photofragmentation d'agrégats ou de molécules d'intérêt biologique ionisés.
Le nouvel outil associe plusieurs techniques. Deux sources d'ions sont disponibles : pour la formation d'agrégats, un jet supersonique couplé à une ionisation par impact électronique (70eV) et une source « Electrospray » pour les ions d'intérêt biologique. Les ions sont ensuite stockés dans un piège électrostatique de type Zajfman permettant de refroidir rovibrationnellement le système et de mesurer sa durée de vie. L'excitation photonique est produite soit par le laser femtoseconde d'ELYSE soit un laser nanoseconde, tous deux cadencés au kHz. Les photofragments neutres et ioniques sont détectés en coïncidence par un système complexe de détection multi-particules résolu en temps et en position. Ce spectromètre m'a permis de faire une étude détaillée de la dynamique de fragmentation de différents systèmes.
Dans un premier temps, nous avons mesuré la durée de vie de l'état métastable II(1/2)u du dimère Ar2+ et déterminé sa population relative. Dans un deuxième temps, l'étude de la photofragmentation des agrégats Ar2+ et Ar3+ a permis de mettre en évidence les transitions électroniques mises en jeu lors de l'excitation. L'analyse approfondie de ces données m'a permis de proposer des mécanismes de fragmentation. Enfin, une étude préliminaire de la photofragmentation de la tryptamine protonée est présentée dans ce travail.
Le nouvel outil associe plusieurs techniques. Deux sources d'ions sont disponibles : pour la formation d'agrégats, un jet supersonique couplé à une ionisation par impact électronique (70eV) et une source « Electrospray » pour les ions d'intérêt biologique. Les ions sont ensuite stockés dans un piège électrostatique de type Zajfman permettant de refroidir rovibrationnellement le système et de mesurer sa durée de vie. L'excitation photonique est produite soit par le laser femtoseconde d'ELYSE soit un laser nanoseconde, tous deux cadencés au kHz. Les photofragments neutres et ioniques sont détectés en coïncidence par un système complexe de détection multi-particules résolu en temps et en position. Ce spectromètre m'a permis de faire une étude détaillée de la dynamique de fragmentation de différents systèmes.
Dans un premier temps, nous avons mesuré la durée de vie de l'état métastable II(1/2)u du dimère Ar2+ et déterminé sa population relative. Dans un deuxième temps, l'étude de la photofragmentation des agrégats Ar2+ et Ar3+ a permis de mettre en évidence les transitions électroniques mises en jeu lors de l'excitation. L'analyse approfondie de ces données m'a permis de proposer des mécanismes de fragmentation. Enfin, une étude préliminaire de la photofragmentation de la tryptamine protonée est présentée dans ce travail.