Ionisation sous très haute intensité laser dans l'ultraviolet
R.A. Crowell* , E. Shkrob*, I. Lampre#, M. Mostafavi#, J.-C. Mialocq, S. Pommeret logo_tutelle logo_tutelle 

Un des problèmes fondamentaux en chimie sous rayonnement est la compréhension de la réactivité de l'électron. En effet, l'interaction entre un rayonnement ionisant et la matière produit des traces où la concentration en électron hydraté, en radical hydroxyl, et en ion hydronium peut atteindre la centimole, voire la mole par litre. Bien que de très nombreuses études expérimentales et théoriques aient porté sur la solvatation et la réactivité de l'électron en faible concentration, il n'existe aucune information expérimentale sur sa réactivité à très forte concentration. Cette constatation nous a incité à développer un nouvel axe de recherche dont l'objectif est d'appliquer les méthodes expérimentales de la femtochimie à la chimie sous rayonnement.

 

Nous avons excité avec des densité de puissances voisines du terawatt par centimètre carré un jet d'eau d'une épaisseur de 70 µm. Les premiers résultats ont permis de montrer que localement la concentration des molécules d'eau excitées est voisine de la décimole par litre, ce qui est très proche des concentrations estimées dans les traces d'ionisation de la radiolyse. Dans ce régime de concentration, la solvatation de l'électron ne suit pas le schéma mis en évidence par les études de "femtochimie classique". En effet, nos études d"absorption transitoire ont mis en évidence un nouveau précurseur : l"électron libre. Le schéma cinétique montre que l"électron libre se localise en se solvatant partiellement en 250 fs puis se solvate complètement comme le montre le déplacement et le resserrement de la bande d"absorption en 1 ps (Cf figure). Nos études nous ont aussi permis de mettre en évidence un échauffement local de l"eau qui se traduit par une profonde modification des cinétiques. Cet échauffement local se traduit par un élargissement de la bande d"absorption.

 

S. Pommeret et al., dans Ultrafast Phenomena XII, Springer Series in Chemical Physics, 66,
T. Elsaesser, S. Mukamel, M.M. Murnane, N.F. Scherer , Eds., SpringerVerlag, 2000, pp. 536-538.
F. Gobert et al., Research on Chemical Intermediates, 2001, 27, 901-910.
S. Pommeret et al., Journal of Physical Chemistry A, 2001, 105, 11400-11406.
B. Soroushian et al., Chemical Physics Letters 394, 2004, 313–317
R.A. Crowell et al. Journal of Physical Chemistry A, sous presse

* Radiation and Photochemistry group, Argonne National Laboratory # Laboratoire de Chimie Physique, Université Paris XI

 

Maj : 22/01/2009 (248)

 

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