Croissance moléculaire dans des agrégats d’hydrocarbures aromatiques polycycliques induite par des collisions avec des ions - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Molecular growth in clusters of polycyclic aromatic hydrocarbons induced by collisions with ions

Croissance moléculaire dans des agrégats d’hydrocarbures aromatiques polycycliques induite par des collisions avec des ions

Résumé

This thesis concerns the experimental study of the interaction between low energy ions (keV range) and neutral isolated molecules or clusters of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in the gas phase. The use of ionising radiations on these complex molecular systems of astrophysical interest allowed to highlight processes of statistical fragmentation, corresponding to the redistribution of the energy through the degrees of freedom of the target, and non-statistical fragmentation, linked to binary collisions of the ions on the nuclei of the target. A mechanism of intermolecular growth in clusters of PAH is observed. It is associated to the ultrafast (< ps) formation of fragments inside the clusters following binary collisions. The presence of a molecular environment around the fragments formed during the interaction may initiate a process of reactivity between the fragments and the molecules of the clusters. More precisely, the study focusses on the importance of the electronic stopping power SE and the nuclear stopping power SN of the projectile ion. It shows that the molecular growth is enhanced when SN is higher than SE. This can be explained by the fact that the deposit of energy is mainly due to the interaction with the nuclei of the target. The process of growth has been observed for all the molecules of PAH studied during this thesis and also for nitrogenated analogues of the molecule of anthracene. This demonstrates that molecular growth may be efficiently induced by collisions of low energy ions with clusters of PAH.
Cette thèse porte sur l’étude expérimentale de l’interaction entre des ions de basses énergies (de l’ordre du keV) et des molécules isolées ou des agrégats d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) neutres en phase gazeuse. L’utilisation de rayonnements ionisants sur ces systèmes moléculaires complexes d’intérêt astrophysique a permis de mettre en évidence des processus de fragmentation statistique, correspondant à une redistribution de l’énergie à travers l’ensemble des degrés de liberté du système cible, et de fragmentation non-statistique, associée aux collisions binaires des ions projectiles sur les atomes de la cible. Un mécanisme de croissance intermoléculaire a été observé dans les agrégats de HAP. Il est lié à la formation de fragments à l’intérieur des agrégats à une échelle de temps très courte (< ps) à la suite de collisions binaires. La présence d’un environnement moléculaire autour des fragments créés lors de l’interaction permet d’initier un processus de réactivité entre les fragments et les molécules constituant les agrégats. Plus particulièrement, l’étude se concentre sur l’importance du pouvoir d’arrêt électronique SE et nucléaire SN de l’ion projectile. Elle montre que lorsque SN est grand devant SE la croissance moléculaire devient plus importante car le dépôt d’énergie se fait principalement avec les noyaux de la cible. Les expériences réalisées au cours de cette thèse ont permis de généraliser ce processus de croissance pour l’ensemble des HAP étudiés ainsi qu’aux analogues azotés de la molécule d’anthracène. Elles démontrent que les ions représentent un outil efficace pour initier un mécanisme de croissance moléculaire dans les agrégats de HAP.
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Citer

Rudy Delaunay. Croissance moléculaire dans des agrégats d’hydrocarbures aromatiques polycycliques induite par des collisions avec des ions. Physique [physics]. Normandie Université, France, 2016. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01640994⟩
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