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Mesures de sections efficaces de réactions ion molécule, des effets d’énergie interne et de collision, pour l’astrochimie et la chimie des plasma industriels

Christian Alcaraz (DR), Claire Romanzin (MCF), Roland Thissen (DR), Nicolas Solem (DOC)

La plateforme CERISES, associée à la ligne de lumière DESIRS du synchrotron SOLEIL, offre une approche unique pour la description détaillée de la dynamique réactionnelle de petits systèmes moléculaires. Cela permet de simuler des actes élémentaires, tels qu’ils peuvent se produire dans les atmosphères planétaires ou le milieu interstellaire, tout en fournissant des sections efficaces de réaction absolues.

Grâce à l’utilisation d’une source de radicaux, l’équipe a pu faire réagir CH3+ dans un état d’énergie interne ajustable avec de petites molécules oxygénées. Elle a également étudié les effets des états sélectionnés dans la réactivité de O2+ avec de petits hydrocarbures et composés organiques volatils, et a exploré l’effet d’isomérie en comparant la réactivité de HCO+ et COH+.

On peut citer comme résultats marquants de ces travaux,

                • la mesure de la section efficace absolue de formation de SH+ après collision entre S+ et H2, qui est d’un grand intérêt astrophysique.

Section efficace intégrale pour la réaction S+ + H2→HS+. La ligne rouge correspond aux données expérimentales et les lignes noires aux sections efficaces théoriques de formation de SH+. [Zanchet2024]

                • Une méthode innovante pour mettre en évidence l’isomérisation d’un ion induite par collision avec une cible neutre.

Différences de spectres de temps de vol enregistrés dans l’instrument CERISES pour la réaction entre l’ion HOC+ et 4 cibles neutres, qui ont permis de mettre en évidence et de quantifier un processus d’isomérisation induit par la collision. [Solem2024]

                • La structure des isomères de type C8H6+ en fonction de l’énergie interne des ions, revisitée en étudiant leur réactivité avec deux cibles neutres, le propyne et l’allène.

Sections efficaces de réaction absolue pour la formation d’un ion de masse 115 en faisant réagir le C8H6+ avec l’allène. Les trois couleurs correspondent à la source de C8H6+, qui est soit le phénylacétylène (rouge), le naphtalène (jaune) ou l’azulène. [Rossi2024]

                • L’étude combinée entre théorie et expérience de la réactivité différenciée des deux isomères H2CNH+ et HCNH2+ avec le propène.

Sections efficaces de réaction absolue pour les deux isomères ioniques HCNH2+ et H2CNH+ avec le propène, en fonction de l’énergie de collision. Les couleurs se rapportent aux différents produits observés. [Richardson2024]

Collaborations

Collaborations : Daniela Ascenzi (University of Trento, Italie), Miroslav Polasek et Jan Zabka- Rép. Heyrovsky Institute of Physical Chemistry, Prague, République Tchèque), Wolf Geppert (Stockholm University, Suède), Emilie Zins (MONARIS, Sorbonne Univ., Paris), Ugo Jacovella (ISMO, U P Saclay) Stéphane Pasquiers (LPGP, U P Saclay), Alexandre Zanchet (Complutense University of Madrid, Espagne), Karoly Vekey (Budapest University, Hongrie), James Lyons (Arizona State University, USA)