Déclenchement par laser de la réaction d'’insertion de calcium dans la molécule de CH3F sur un agrégat de gaz rare (Illustration IRAMIS/LIDYL-LFP).
Une réaction chimique dépend non seulement des atomes et des molécules mises en jeu mais aussi de leur environnement à courte distance. Comprendre le déroulement d'une réaction chimique demande ainsi une approche fondamentale prenant en compte à la fois ses aspects temporels et spatiaux. L’IRAMIS met donc en œuvre tout un ensemble de spectroscopies résolues en temps de la femtoseconde à la milliseconde avec des lasers pour étudier la dynamique de systèmes moléculaires, allant de biomolécules telles que l’ADN à des molécules chromophores pour le photovoltaïque.
Différentes problématique sont étudiées. En particulier des études conformatio-sélectives sont abordés par une double approche expérience – théorie avec des simulations de chimie quantique. Des systèmes plus complexes hors équilibre, isolés en phase gazeuse ou liés à des agrégats, sont étudiés dans le but d’identifier et de modéliser les forces qui pilotent leur dynamique réactionnelle.
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L'ADN de nos cellules est naturellement soumis à divers types de rayonnements. Parmi les plus énergétiques du spectre solaire, les ultra-violets sont susceptibles de provoquer de graves endommagements, et les mécanismes associés méritent d'être détaillés. L’énergie d’un photon absorbé par une double hélice d’ADN est redistribuée, au cours du temps, entre différents états électroniquement excités. La caractérisation de cette redistribution d'énergie est importante pour comprendre les processus d’endommagement de l’ADN par le rayonnement UV, mais est aussi utile pour la conception des matériaux bio-inspirés pour l’optoélectronique. Dans le cadre du projet ANR "DNAexciton", une collaboration internationale associée avec l'équipe du LIDYL a mis en évidence dans ce processus de relaxation la stabilisation d’un nouveau type d'excitons (ou paires électrons-trous) dénommés HELM (High-energy Emitting Long-lived Mixed states), avec des propriétés inattendues, tels que leur longue durée de vie. |
Relier la structure spatio-temporelle des traces d’ionisation des ions lourds de hautes énergies dans l’eau liquide, et les rendements de chaque espèce chimique créée représente un enjeu pour la modélisation des effets des rayonnements de transfert d’énergie linéique (TEL) élevé, notamment dans le contexte nucléaire mais aussi en hadronthérapie. Le radical •OH est l’espèce oxydante critique dans les processus chimiques qui suivent l’ionisation de la molécule d’eau. Il est formé dès la femtoseconde.
Les effets conjugués du TEL et de la température peuvent alors révéler, par effet de compétition, la structure dynamique des radicaux. Pour accéder à ces informations, un verrou expérimental a été levé en concevant une cellule optique à circulation supportant la température, la pression et laissant passer les ions de TEL élevé peu pénétrants. Une série d’expériences a été entreprise au GANIL en collaboration avec le CIRIL.
