CIRS

4 points majeurs peuvent être soulignés comme les contributions importantes dans les mesures et simulation de laboratoire pour étudier la physico-chimie des atmosphères planétaires et cométaires et du milieu interstellaire.

1- La preuve expérimentale de la structure plane du trimère de HF [1] a été obtenue à partir de l’analyse du spectre rovibrationnel de deux librations intermoléculaires dans l’infrarouge (IR) lointain enregistré avec le montage Jet-AILES (spectromètre IR à transformée de Fourier haute résolution couplé à un jet supersonique continu). La spectroscopie IR est la seule méthode capable d’apporter des données structurales sur des systèmes moléculaires de symétrie élevée : l’absence de moment dipolaire permanent exclut l’utilisation de la spectroscopie rotationnelle dans l’état vibrationnel fondamental dans le domaine microonde. Le paysage conformationnel du dimère de SF6 [2] a été revisité en utilisant le montage de spectroscopie laser IR couplé à un jet pulsé. Les variations des conditions d’expansion supersonique ont permis d’identifier 2 conformères et pour la première fois le trimère (SF6)2-He, et de mesurer leurs distances S-S avec une grande précision. Les variations de population entre les conformères nous renseignent sur les processus d’interconversion rendues possibles par la surface d’énergie potentielle assez plate comportant plusieurs minima séparés par moins de 1kJ/mol. Cette étude ouvre la voie à la caractérisation structurale de molécules et de complexes moléculaires présentant des conformations proches en énergie.

2- L’étude en matrice de néon des complexes de van der Waals (CO2)n-(H2O)m et (OCS)n-(H2O)m a permis de montrer l’existence de différents isomères ainsi que des complexes de différentes stœchiométries 1:1, 1:2 et 2:1 en corrélant l’observation de nombreuses transitions, intra et intermoléculaires à un ou plusieurs quanta, sur un large domaine spectrale (50-7000 cm-1). Les couplages anharmoniques déduits constituent une base de données pour des calculs quantiques anharmoniques. L’isolation en matrice de néon [3, 4] permettant de sonder une grande quantité de molécules, il est ainsi possible d’observer des complexes très faibles dont les fréquences observées sont très proches de celles de la phase gazeuse. Ces résultats sont donc très utiles pour les expériences en gaz utilisant des sources infrarouge haute résolution peu étendues.

3- Les travaux spectroscopiques réalisés au pôle 1 nous ont permis de participer activement la mise à jour des base de données française GEISA et américaine HITRAN [5, 6] et ainsi d’avoir une reconnaissance internationale importante de notre effort constant dans le domaine. Nous avons donc pu mettre au point une liste complète de données spectroscopiques pour la molécule CH3F qui a été proposée pour la première fois par le laboratoire MONARIS. Il est important de noter que CH3F est un gaz à effet de serre, son potentiel de réchauffement planétaire est élevé (GWP ≈ 100) et sa durée de vie dans l’atmosphère terrestre est de 3 ans. Il était urgent de fournir aux atmosphéristes des données fiables pour sonder cette molécule dans notre atmosphère.

4- On associe généralement la formation dans l’espace d’espèces hautement réactives telles que CH3, CH3O, NH2 à la photodissociation VUV de précurseurs stables comme CH4, CH3OH ou NH3 et donc l’absence de rayonnement ou de sources d’énergie externe rend ce type de processus irréalisable. Nous étions les premiers à montrer qu’il est possible de transformer des molécules stables d’intérêt astrochimique en fragment réactifs du type NH, NH2, OH, CH3O… en étudiant les réaction N(4S) + M en phase solide entre 3 et 50K (M = NH3, H2O, CH3OH, CH4…) où N pris à l’état fondamental. Cependant, d’un point de vue théorique, il était bien établi que ces réactions évoluent suivant un processus endothermique, et présentent des énergies d’activation trop importantes (200 kJ/mol). Nos observations expérimentales nous ont permis de mettre en évidence la formation en phase solide d’une espèce métastable N2(A) formée par simple recombinaison entre les atomes d’azote à l’état fondamental. Le contrôle de cette recombinaison N(4S)-N(4S), a été maitrisé en induisant un chauffage progressif de nos échantillons solides entre 3 et 50 K. Nous avons, alors mis en évidence un phénomène de transfert d’énergie entre l’espèce métastable N2(A) et les atomes N(4S), conduisant à la formation d’espèce atomiques excités et très réactives N(2D/4P). Nous avons montré que ces espèces sont responsables des phénomènes d’abstraction des hydrogènes des molécules étudiées. Nous sommes la première équipe dans le monde à travailler sur la chimie de l’azote atomique en phase solide. Nos résultats montrent que la création des espèces radicalaires comme CH3O, HCO, NH, un phénomène souvent lié à des processus photochimiques, peut également avoir lieu en phase solide, à partir d’espèces non-énergétiques prises à l’état fondamental [7] et sans aucun apport d’énergie externe.