Cette activité de recherche se focalise sur la résolution des processus physiques et chimiques fondamentaux à l’œuvre dans des systèmes moléculaires de moyenne à grande taille, que ce soit en phase gazeuse ou en phase condensée, à l’aide de simulations atomiques et d’expériences dédiées comme le suivi de l’émission infrarouge de molécules isolées. Les systèmes étudiés vont des molécules hydrocarbonées isolées, jusqu’aux agrégats ou aux biomolécules. Des problèmes clés comme la dynamique des molécules carbonées dans le milieu interstellaire ou la dynamique ultra-rapide de biomolécules sont abordés. Nos simulations sont directement motivées par les expériences réalisées au sein du groupe ou de notre réseau de collaborateurs.
Les processus de relaxation radiatifs en compétition sont au cœur de plusieurs de nos activités. Ceux-ci peuvent être représentés au travers du diagramme de Jablonski, incluant les processus de relaxation intramoléculaire et les différents processus d’émission radiative, de la fluorescence électronique directe à la fluorescence récurrente (dite de Poincaré) à l’émission vibrationnelle. Les deux derniers cas sont des processus statistiques (hypothèse d’ergodicité) intervenant aux temps longs, c’est-à-dire bien supérieurs à la microseconde. L’accès à ces voies de relaxation reste un défi au laboratoire et, après une prédiction dans les années 1980, seules des mesures récentes ont commencé à mettre en évidence la fluorescence récurrente. Le rôle joué par ce mécanisme dans les conditions d’isolement du milieu interstellaire apparaît de plus en plus évident, et de nombreux travaux s’attachent à l’étudier.
Dans l’équipe, nous explorons par simulation numérique ce processus et ses différentes manifestations possibles. Par exemple l’émission attendue d’un ensemble d’agrégats de carbone est proche de celle d’un corps noir pour des tailles de seulement quelques dizaines d’atomes de carbone. L’émission vibrationnelle, observée expérimentalement à travers les modes d’élongation de la liaison C-H, a permis de tracer des effets d’anharmonicité hors d’atteinte par d’autres mesures. Ces travaux expérimentaux sont poursuivis autour du dispositif Nanograins et du dispositif Firefefly.
Anharmonicité – Phénylacétylène-d1 – observée par émission IR résolue en temps après excitation laser à 193 nm
Contacts :
Cyril Falvo
Sabine Morisset
Pascal Parneix
Daniel Pelaez Ruiz
Thomas Pino
Nathalie Rougeau