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GOUTTELIUM:
Une spectroscopie infrarouge au voisinage du zéro
absolu
SpecMo, 22-23 mai 2014, Dijon
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Objectifs
Etude des structures et de la dynamique réactionnelle
de systèmes exotiques difficiles à former en phase gazeuse
de systèmes complexes flexibles possédant de nombreux
degrés de liberté
isolés ou liés à un nombre contrôlé de molécules de solvant
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Approche
Isoler les systèmes à étudier dans des gouttelettes d’hélium
Gouttelette d’hélium: environnement connu
Taille finie (autour de 4.103 atomes)
Isolé
Basse température (0.38 K)
Superfluidité: faible interaction avec les réactifs
Agrégat nano-réacteur chimique
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Avantages des agrégats
d’hélium
Formation de complexes exotiques dont l’énergie d’association est
supérieure à la température de l’agrégat (T=0,37 K)
Refroidissement rapide et efficace des molécules:
Seuls les états de basse énergie sont peuplés: spectres
simplifiés
faible interaction Hen-molécule: Spectroscopie proche de celle de
la phase gazeuse
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Principe de la mesure
Energie de liaison (He – agrégat) = 5 cm-1
= Agrégats fragiles et sensibles à de faibles dépôts d’énergie
Mesures basées sur la déplétion du faisceau d’agrégats
d’hélium
Agrégat bolomètre
Technique permettant de réaliser la spectroscopie
IR d’absorption en faisceau
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Principe de l’expérience
Formation des agrégats (He)N≈4000
1er dépôt (évaporation limitée)
Eventuellement 2nd et 3ième dépôt (plus
d’évaporation)
Laser accordé sur une transition de
C2H2 = grande évaporation
Diminution du signal d’agrégats
d’hélium
C2H2
Ar
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Schéma du dispositif
expérimental (1)
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Schéma du dispositif
expérimental (2)
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Spectre IR de C2H2: élongation anti-symétrique C-H
PHe = 8 bars, THe(gaz) = 10 K
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C2H2
Comparaison avec les travaux de R.E. Miller (J. Chem. Phys., 18, 8384 (2001)
Les constantes rotationnelle indiquent que l’acétylène tourne presque librement dans les agrégats d’hélium
Largeur des raies différentes entre R(0) et R(1) : différents états = interaction différente avec l’agrégat
Couplage entre l’état J=2 de l’acétylène et l’agrégat d’hélium
(R. E. Zillich et al., Phys. Rev. Lett., 93, 250401 (2004))
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Spectres IR C2H2—Ar
Effet d’un perturbateur sur la 2nd diade
raie
A
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Une technique quantitative pour la stœchiométrie basée sur:
Capture collisionnelle :
Statistique de Poisson
Un seul paramètre : <m> le
nombre moyen de réactifs
déposés
Expérience : suivre l’intensité
du signal de réactants ou de
produits en fonction de <m>
La méthode CICR (Cluster Isolated Chemical Reactions)
P mm
km
k
k
!
exp
J.M. Mestdagh et al. Int. Rev.
Chem. Phys. 16, 215 (1997)
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Evolution des raies de C2H2 en fonction de la pression d’argon
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Evolution de la raie A en fonction de la pression d’argon
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Conclusion
Analyse en cours
Spectroscopie de complexes « flexibles »
Détermination de la stœchiométrie des complexes en cours
A ce stade de l’analyse, la résonance de Fermi semble préservée
dans le complexe C2H2-Ar
Pas d’alignement C2H2-Ar comme cela a été observé pour d’autres
molécules dans des agrégats d’hélium
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Merci
pour votre attention
ET
merci à
M.-A. Gaveau J.-M. Mestdagh