– CRNS

Dans les 14 dernières années, notre connaissance des mécanismes, rôle et importance des réactions chimiques entre espèces neutres (sans charge électrique) en phase gazeuse et à basse température (en dessous de 200 K) s'est considérablement accrue. Il est maintenant établi que des réactions du type radical-radical, mais aussi du type radical-molécule, peuvent non seulement être rapides aux basses températures, mais également être caractérisées par un coefficient de vitesse et une section efficace intégrale qui augmentent lorsque la température et l'énergie de collision diminuent. Ces découvertes étonnantes ont résulté de percées technologiques majeures appliquées aux expériences et de progrès significatifs de la chimie théorique relatifs aux calculs des surfaces d'énergie potentielle et aux calculs de dynamique réactionnelle sur ces surfaces. Les trois groupes de recherche représentés formellement en tant que deux partenaires dans ce projet ont joués un rôle décisif dans ces développements. L'appareillage CRESU (Cinétique de Réactions en Ecoulement Supersonique Uniforme) de Rennes a été le premier à fournir des coefficients de vitesse de réactions neutre-neutre en phase gazeuse à très basse température, et le record de la température la plus basse de 13 K établi en 1994 est toujours valide. L'appareillage de faisceaux croisés à angle de croisement variable de Bordeaux détient également le record de la plus basse énergie de collision, 0.4 kJ mol 1, atteinte dans la mesure de sections efficaces intégrales de réactions de ce type. Enfin, le groupe théorique de Rennes a été pionnier dans l'étude de réactions d'insertion sans barrière en employant les coordonnées hypersphériques symétriques pour déterminer les sections efficaces d'état à état, intégrales et différentielles de réaction. De récents développements expérimentaux et théoriques dans le domaine de la chimie froide voire ultra froide jusqu'au micro Kelvin ouvrent de nouvelles perspectives. Les premiers résultats d'études de collisions sont publiés, par exemple pour l'association Cs + Cs2, mais il n'a pas encore été possible de provoquer des réactions exoénergétiques d'échange avec rupture d'une liaison et création d'une nouvelle, à cause de la difficulté de refroidir simultanément deux espèces chimiques différentes dans un même environnement. Il apparaît opportun de repousser les limites déjà atteintes par les expérimentateurs avec les méthodes précitées vers des températures et des énergies de collision plus basses. Le présent projet vise à explorer la cinétique et la dynamique détaillée d'une sélection de réactions neutre-neutre à des températures et énergies de collision significativement plus basses que celles qui ont été déjà atteintes. Des appareillages CRESU et de faisceaux moléculaires plus performants permettront d'obtenir des coefficients de vitesse de réaction à des températures aussi basses que 5 K et des sections efficaces intégrales et différentielles de réaction à des énergies de collision aussi basses que 0.05 kJ mol 1. Ceci sera réalisé en utilisant de nouvelles tuyères de Laval pré refroidies en combinaison avec une capacité de pompage accrue à Rennes, et par la réduction de l'angle limite de croisement des faisceaux dans l'expérience de Bordeaux. Parallèlement, l'équipe théorique de Rennes aura la tâche de réaliser des calculs quantiques de très haute qualité dans le régime d'énergie 0.01 1 kJ mol 1 en utilisant les surfaces d'énergie potentielle disponibles et le code de dynamique quantique HYP3D. Les objectifs spécifiques relevant de la période du projet sont centrés sur l'étude concertée des quatre réactions suivantes mettant toutes en jeu la réaction d'un atome avec une molécule d'hydrogène. F(2PJ) + H2 -> FH + H (1) O(1D2) + H2 -> OH + H (2) C(1D2) + H2 -> CH + H (3) S(1D2) + H2 -> SH + H (4) réactions qui font l'objet d'une recherche intense au niveau international. En particulier la réaction F(2PJ) + H2 qui est un processus avec bar...