Visualisation des mouvements moléculaires dans l’'eau liquide.
S. Bratos*, J.-C. Leicknam*, G. Gallot# , S. Pommeret logo_tutelle logo_tutelle logo_tutelle 

En employant des techniques issues de la spectroscopie laser, nous avons étudié les mouvements de la liaison hydrogène (OH…O). Le couplage entre les rotations du vibrateur OH et l’élongation de la liaison hydrogène a été étudié. Les forces induisant la rotation des molécules d’eau dépendent de leur distance, ce qui introduit une corrélation entre ces degrés de liberté. La dynamique du réseau de liaisons hydrogène génère des arrangements tétraédriques fluctuants qui déterminent la durée de vie de la liaison hydrogène. L’objet de cette étude théorique est d’interpréter dans un modèle basé sur la physique statistique non-linéaire des expériences qui ont permis de "filmer" les rotations de HOD dans un mélange HOD/D2O.

 

Afin de vérifier si la mesure de l’anisotropie R(τ) permet de visualiser les rotations des molécules d’eau en présence d’un couplage rotation – vibration, nous avons développé une nouvelle théorie basée sur les fonctions de corrélation. Cette théorie nous a permis de montrer que, pour des temps suffisamment long (> 200 fs), l’anisotropie rendait compte de la rotation des molécules d’eau. Pour les temps courts, les contributions cohérentes dominent et les données expérimentales ne rendent pas compte de la rotation des molécules d’eau. Deux « films » obtenus par cette technique sont illustrés sur la figure. En examinant la courbe obtenue pour la longueur de liaison hydrogène moyenne (2,86 A, Ωsonde = 3400 cm-1)), on remarque que le vibrateur OH a tourné de 30° en 700 fs. Comme une rotation de cette amplitude implique une rupture de la liaison hydrogène, on en déduit que la durée de vie de celle-ci est limitée par la rotation et que sa durée de vie est 700 fs. Bratos, S. et al., Actualité Chimique , Février 2001, 24-28. Bratos, S. et al., Journal of Molecular Structure, 2004, sous presse. Gallot, G. et al., Chemical Physics Letters , 2001, 341 535-539. Gallot, G. et al., Journal of Chemical Physics , 2002, 117, 11301-11309 Gallot,G. et al., dans Recent advances in ultrafast spectroscopy, S. Califano, P. Foggi, R. Righini Eds, 2003, 119-129 * Laboratoire de Physique Théoriques des liquides # Laboratoire d'Optique et Biosciences

 

Maj : 29/04/2013 (240)

 

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