La spectroscopie et l’étude de la dynamique d’un atome, ou d’une molécule en interaction avec un agrégat est un moyen de choix pour étudier comment un petit système (l’atome, la molécule) échange de l’énergie électronique, cinétique et vibrationnelle avec un système possédant de très nombreux degrés de libertés (l’agrégat). Nous nous intéressons ici à des situations de couplage intermédiaire entre le petit et le grand système, et à des échelles de temps où l’agrégat ne peut être considéré ni comme spectateur, ni comme bain thermique. Au cours de ma thèse, je les aborde d’un point de vue expérimental et théorique en considérant, la dynamique d’un atome de baryum déposé sur un agrégat après excitation électronique.
Sur le plan expérimental, nous présenterons une étude résolue en temps, où un atome de baryum est déposé sur un agrégat de plusieurs centaines d’atomes d’argon. La résolution temporelle provient d’une technique pompe-sonde (femtochimie) où la pompe excite un ensemble d’états de Rydberg du baryum (vers 4.6 eV) et la sonde provoque l’ionisation. Nous recueillons les espèces chargées (ions ou électrons) ainsi créées par imagerie de vitesse (VMI). Les spectres de photo-électrons que nous en déduisons renseignent sur l’évolution des états électroniques du système Ba@Arn au cours du temps.
Nous avons ainsi pu mettre en évidence plusieurs comportements : la pénétration du baryum à l’intérieur de l’agrégat, sa relaxation électronique et dans une seconde phase, son expulsion partielle hors de l’agrégat [1].
Traiter un tel système sur le plan théorique est un véritable défi. Notamment à cause du grand nombre d’états électroniques mis en jeu (plus de 130) et du grand nombre de degrés de liberté du système (plusieurs centaines). Nous présenterons les méthodes développées (méthode Diatomics-In-Molecules couplée à une méthode de dynamique semi-classique par de saut de surface), ainsi que les premiers résultats des simulations numériques que nous comparerons à l’expérience. Ceci donnera une vision d’ensemble des phénomènes dynamiques observés expérimentalement
[1] A. Masson, L. Poisson, M.-A. Gaveau, B. Soep, J.-M. Mestdagh, V. Mazet, and F. Spiegelman, J. Chem. Phys. 133, 054307 (2010)
Laboratoire Francis Perrin, SPAM