Réactivité des espèces chargées

Supersonic flow - Écoulement supersonique uniforme froid ionisé transversalement par un faisceau d’électrons. Ce milieu constitue l’environnement dans lequel les réactions ion-molécule sont étudiées.

De bien moindre abondance que les espèces neutres dans les environnements astrophysiques, les espèces chargées y jouent néanmoins un rôle capital. Souvent sans barrière d’activation, les réactions en phase gaz impliquant des espèces chargées peuvent s’avérer très rapides et gouverner ainsi la chimie de ces milieux dilués.

Dans la haute atmosphère de Titan, les ions négatifs lourds détectés récemment pourraient être à l’origine des aérosols qui forment une brume épaisse obscurcissant la surface. Dans les nuages interstellaires ou les ionosphères planétaires, la recombinaison, est un mécanisme important de destruction de nombreux ions moléculaires. L’état d’ionisation des molécules dans ces environnements repose en grande partie sur la compétition entre processus.

Malgré de nombreux travaux théoriques, les processus impliquant les ions (recombinaison ion-électron, réaction ion-molécule, attachement électronique, …) gardent encore de nombreux secrets et on est loin de pouvoir les prédire de façon satisfaisante. Deux informations sont fondamentales, d’une part la vitesse de la réaction et d’autre part la nature et l’état des produits formés avec leurs rapports de branchement.

Dans notre laboratoire, à l’aide d’un réacteur CRESU dédié, nous étudions la cinétique de réactions et la nature des produits des réactions ion-molécule sur la gamme de températures 20-300 K. Nos efforts se sont portés plus récemment sur la réactivité des anions, détectées dans le milieu interstellaire et dans l’atmosphère de Titan. En parallèle, nous réalisons des recherches sur la recombinaison ion-électron à l’aide d’un écoulement en post-décharge à température ambiante.

Ces recherches peuvent aussi trouver des applications en aéronomie, combustion et chimie des plasmas.

 

CRESU apparatus - Réacteur CRESU dédié à l’étude des réactions impliquant des espèces ionisées sur la gamme de températures 20-300 K.

Sélection de Publications

Low temperature reaction kinetics of CN + HC3N and implications for the growth of anions in Titan’s atmosphere, Ludovic Biennier; Sophie Carles; Daniel Cordier; Jean-Claude Guillemin; Sebastien D. Le Picard; Alexandre Faure, Icarus, 2014, 227, pp. 123-131, DOI