Spectroscopie de rotation pure de molécules stables et réactives d’intérêt astrophysique

Pour comprendre les phénomènes physique et chimique qui se produisent dans le milieu interstellaire (MIS), les astrophysiciens ont besoin de connaître sa composition chimique. Les observations enregistrées dans la gamme micro-onde (1-900 GHz) permettent de résoudre la structure rotationnelle des espèces moléculaires et de réaliser des détections quantitatives et non ambiguës de nouvelles espèces moléculaires dans le MIS.

L’objectif de cette thèse est donc de réaliser des mesures en laboratoire de spectres de rotation pure d’espèces d’intérêt dans des gammes spectrales similaires à celles couvertes par les radiotélescopes afin de permettre leur détection. Les dispositifs expérimentaux sont composés de deux spectromètres : un spectromètre d’absorption exploitant une chaîne de multiplication de fréquence et un spectromètre à dérive de fréquence, qui permettent de couvrir les gammes spectrales millimétrique et submillimétrique comprises entre 75 et 900 GHz. Ces deux spectromètres peuvent être couplés à différents environnements échantillons qui permettent d’étudier à la fois des molécules stables et de produire des molécules réactives comme les radicaux.

Depuis la détection récente du benzonitrile dans le MIS, un effort important se porte sur les molécules carbonées de grande taille fonctionnalisées par un groupement polaire. Dans ce travail, un intérêt s’est porté sur la spectroscopie de molécules stables dérivées de l’adamantane et du benzène fonctionnalisées par un (ou plusieurs) groupement(s) nitrile(s). Ainsi, cinq molécules ont été étudiées.

La spectroscopie d’espèces radicalaires constitue une part importante de ce travail de thèse. Dans le MIS, ces espèces transitoires sont supposées être des précurseurs de molécules organiques complexes (MOCs) et leur détection est primordiale. Trois radicaux formés à partir de l’acétonitrile et du méthanol ont donc été étudiés. En particulier, nous avons poursuivi les mesures de transitions de rotation pure du radical CH₂CN dans la gamme submillimétrique. Une seconde étude a été réalisée sur le radical CH₂OH, non détecté dans le MIS à ce jour. Des transitions dans les domaines spectraux millimétrique et submillimétrique ont été enregistrées et un effort particulier a été fait sur la mesure des transitions de rotation pure prédites intenses à basse température. Ces nouvelles données vont permettre de rechercher le radical CH₂OH dans les différents milieux du MIS.