Cartographier les dynamiques hautement corrélées autour du seuil d'ionisation de molécules de quelques atomes qui produisent de l'O2 – HICONE

Le projet HICONE s’intéresse à la production de dioxygène abiotique issu de l’irradiation dans l’ultraviolet lointain (VUV) de molécules triatomiques ayant un atome d'oxygène de part et d’autre (CO2 et SO2). Cette question intervient dans de nombreux domaines de recherche connexes, comme par exemple, dans les modèles d’atmosphères planétaires primitives, de réchauffement climatique et en astrophysique. Afin d’extraire le mécanisme physique sous-jacent dans sa généralité, cette photo-réaction est étudiée en comparant différentes molécules qui expulsent leur atome central après irradiation VUV. L’observation expérimentale du processus repose sur la spectroscopie d’absorption transitoire VUV. Cette méthode moderne a récemment démontré sa capacité à suivre les détails de la dynamique couplé des atomes et des électrons placés dans des états proche du seuil d’ionisation. Afin de séparer les différents chemins de réaction possibles, l’échantillon de molécules est alors pré-aligné afin que les règles de sélection de transition dipolaire excitent sélectivement des états en fonction de leurs symétries. Du point de vue théorique, les méthodes de chimie quantique les plus récentes sont considérées pour établir précisément les surfaces d’énergies potentielles selon les différentes géométries que peut prendre la molécule lors du processus de dissociation. A ces énergies, il existe une forte densité d’états électroniques couplés qui invalide l’approximation de Born-Oppenheimer (usuellement centrale en photo-physique moléculaire). La dynamique des états excités est alors traitée soit de manière purement quantique (utilisant une base réduite d’états électroniques), soit semi-classiquement (utilisant tous les états électroniques). Les conclusions issues de ces deux approches permettent de définir les chemins de réaction ainsi que les ‘états clés’ du processus. Le projet se termine par l’exploration de la famille de molécule des Hydrocarbure Aromatique Polycycliques (HAP) où du dihydrogène neutre peut être produit sous irradiation VUV. Cette source de H2 est une question actuelle en astrochimie.