Spectroscopie Infrarouge et Rayonnements Ionisants – SPIRIT

Bien qu'elle ait de nombreuses applications (industrie nucléaire, médecine..), la chimie sous rayonnement est une science dont les enjeux sont toujours du ressort de la recherche fondamentale. Notre projet a pour but d'introduire la spectroscopie vibrationnelle dans ce domaine scientifique car cette technique est une sonde efficace de la nature des liaisons chimiques. Nous avons récemment réussi à coupler notre accélérateur linéaire d'électrons de 10 MeV avec un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier. Ce couplage a permis d'obtenir des informations originales sur les réactions chimiques en solution induites par les rayonnements ionisants. Or, la spectroscopie infrarouge impose l'utilisation de cellules de très faible épaisseur (1-100 µm) qui sont peu compatibles avec l'utilisation d'un accélérateur d'électrons. En effet, un électron de 10 MeV ne va déposer qu'une infime fraction de son énergie (0,1%) sur de telles épaisseurs alors qu'un électron de 60 keV y déposera la quasi-totalité de son énergie. Nous nous proposons donc de développer le couplage entre un canon à électrons de 60 keV (permettant de réaliser des irradiations pulsées) avec une détection infrarouge. Ceci permettra d?obtenir des résultats sur des temps allant de quelques microsecondes à plusieurs minutes. Les systèmes qui nous intéressent seront tout d?abord des complexes organométalliques. Le montage expérimental permettra de caractériser la réactivité de ces complexes après irradiation. Par ailleurs, nous nous intéresserons, en collaboration avec nos partenaires du CEA Marcoule, au comportement des liquides ioniques sous irradiation. Bien que ces liquides soient connus pour leur stabilité vis-à-vis des rayonnements ionisants, la détection infrarouge nous permettra de mieux comprendre leurs mécanismes de dégradation, par exemple en détectant la formation de carbènes supposés jouer un rôle important dans la dégradation des alkylimidazolium. Enfin, la recherche de molécules extractantes permettant de séparer efficacement les actinides des autres cations (lanthanides) est un enjeu important dans le cadre de l?industrie nucléaire mais aussi d?un point de vue fondamental. Nous nous proposerons de suivre les réactions radioionduites sur ces molécules afin de comprendre les mécanismes de dégradation. Nous nous intéresserons alors tout particulièrement aux phosphates (notamment le tributylphosphate) mais également à des malonamides (molécules utilisées dans le cadre du procédé DIAMEX). Parallèlement, des calculs seront réalisés afin d?identifier, grâce à leur signature infrarouge, les espèces produites sous rayonnement (et notamment les intermédiaires de réaction).