Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Spectroscopie rotationnelle“

Les espèces réactives jouent un rôle important dans la chimie atmosphérique, la chimie interstellaire, la combustion, les plasmas et de nombreux autres domaines scientifiques. Ces espèces dites "transitoires" ont une durée de vie courte variant de quelques nanosecondes à plusieurs millisecondes. Elles sont généralement thermodynamiquement stables mais chimiquement instables. Leurs études spectroscopiques ont contribué pour une grande part à notre connaissance de leurs propriétés physiques et chimiques, spécialement en phase gazeuse. Cette thèse est relative à des études spectroscopiques rovibroniques et purement rotationnelle de molécules réactives en phase gazeuse. Les spectres rovibroniques de ces molécules peuvent donner des informations précises sur leur structure électronique, même si la résolution spectrale est en général limitée par l'élargissement Doppler. Les spectres purement rotationnels permettent de déterminer très précisément la structure géométrique de la molécule. Dans le cadre de ce travail, nous avons entrepris l'étude des spectres rovibroniques du radical CN et des ions N2+ et CS+, et purement rotationnel du radical HCBr. Ces études ont nécessité la mise en oeuvre de techniques spectroscopiques très sensibles, telles que la spectroscopie par modulation de concentration, la spectroscopie à modulation de vitesse et rotation magnétique avec détection optique hétérodyne, et la spectroscopie millimétrique cinétique.

Thèse doctorat : Lasers, molécules et rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2003. Phil.D. thesis : Atomic and Molecular Physics : Wuhan Institute of Physics and Mathematics : 2003.
Thèse en co-tutelle. N° d'ordre (Lille 1) : 3285. Texte de la thèse en chinois. Articles en anglais en annexe. Résumé en chinois, français et anglais. Bibliogr. p. 125-126.

Cette thèse a été effectuée au sein de l’Institut de Physique de Rennes, et qui porte sur le transfert d’énergie rotationnelle lors des collisions de CO-Ar et CO-H2 à très basses températures pour des applications astrophysiques. Comprendre la constitution du milieu interstellaire (MIS), son évolution et ses propriétés physiques telles que la température et la densité, nécessite la connaissance de l’efficacité des collisions atomiques et moléculaires. Cette thèse expérimentale a été motivée par cet objectif. Le MIS et plus particulièrement les nuages moléculaires froids sont caractérisés par des températures très basses atteignant ~ -260 °C. Afin de reproduire ces conditions, on a utilisé la technique CRESU (Cinétique des Réactions en Ecoulement Supersonique Uniforme). Deux systèmes de collisions ont été étudiés : CO-Ar et CO-H2 pour leur impact dans les modèles astrophysiques (dits aussi modèles de transfert radiatifs). Une technique spectroscopique IR-VUV (Infrarouge-Ultraviolet dans le vide) en double résonance à base de lasers pulsés a été utilisée pour la détection et le diagnostic de l’efficacité des collisions et la détermination les constantes de collisions. Les résultats expérimentaux obtenus (pour la première fois) ont été comparés à des prédictions basées sur des calculs théoriques très avancés de mécanique quantique. Un très bon accord a été obtenu, ce qui a permis de tester et valider ces calculs théoriques d’un côté, et aussi de pouvoir fournir des constantes de collisions robustes qui vont être utilisées par les astrophysiciens pour modéliser et déterminer les propriétés physiques du MIS, ainsi qu’interpréter les spectres astrophysiques obtenus par des télescopes ou des satellites
In the quest to understand the universe, astrophysicists observe and make models for astrophysical objects in the sky. The interstellar medium, ISM, in particular is of central importance since it represents the matter that exists in the space between stars in a galaxy, and in which stars and planets form. Understanding it, its constituents and its evolution and characteristics requires the quantification of several chemical and physical processes, including collision processes. In this work, we used the CRESU technique to reproduce very cold environments of astrophysical media, in particular dense molecular clouds in the ISM. We studied experimentally rotational energy transfer, RET, resulting from inelastic collisions at very low temperatures using a pump-probe laser-based spectroscopic technique for the purpose of measuring constants quantifying collisions. Two types of constants were determined: the first are total removal constants of RET resulting from a specific rotational quantum state to all possible final rotational quantum states, and the second are more detailed information consisting in rate constants from a specific rotational quantum state to another specific rotational quantum state, so-called state-to-state rate constants. Two experiments have been performed involving Carbone monoxide molecule, CO, as a target molecule of collisions. The first involves argon, Ar, as a projectile atom, and the second molecular hydrogen, H2, as a projectile molecule. Both collisional systems play an important role in a wide range of areas including gas-phase phenomena and astrophysical applications. In the first experiment, we investigated collisions between CO and Ar, from 293 K down to 30 K. IR-VUV double resonance technique has been exploited to measure, directly for the first time, absolute values of total removal and state-to-state constants of collisions. The experimental results have been compared to theoretical predictions based on a diatom-atom model of collision, where very good agreement was observed. In the second experiment, we investigated collisions between CO and H2 (the most abundant molecules in the ISM) from 293 K down to 5.5 K focusing on the very low temperatures of dense molecular clouds in the ISM. For the first time, total removal and state-to-state constants have been measured and compared to theoretical predictions of a highly accurate diatom-diatom model of collisions, where excellent agreement was observed. The results obtained in this thesis served to validate theoretical models of molecular collisions, helping the continuous efforts for pushing the frontiers of theoretical models. In the astrophysical side, the obtained collisional constants will be taken into account in modeling of many astrophysical media

Ce manuscrit présente différentes études s'inscrivant dans la thématique du contrôle cohérent. Nous établissons, aussi bien théoriquement qu'expérimentalement, la possibilité de manipuler finement la dynamique rotationnelle de molécules linéaires. Afin d'opérer cette manipulation, les impulsions ultra-brèves sont façonnées par un dispositif de mise en forme. Son principe et sa mise en place sont décrits de manière détaillée. La dynamique rotationnelle de la molécule linéaire d'azote (N2) est manipulée en jouant sur l'excitation relative entre les composantes rotationnelles paires et impaires du paquet d'ondes en régime de champ faible. Pour cela, nous avons opté pour une modulation de phase périodique bien définie de l'impulsion excitatrice. Une analyse temporelle vient éclairer sous un autre angle les résultats expérimentaux. Une extension de la stratégie de contrôle au régime de champ fort permet de contrôler la dynamique de l'alignement moléculaire
This manuscript presents various studies falling under the set of themes of coherent control. We establish, as well theoretically as in experiments, the possibility of finely handling the rotational dynamics of linear molecules. In order to operate this handling, the ultra-short pulses are shaped by a pulse shaper. Its principle and its installation are described in a detailed way. The rotational dynamics of the linear nitrogen molecule (N2) is handled while exploiting the relative excitation between the even and odd rotational components of the wavepacket in weak mode of field. That, we chose a periodic phase modulation well defined of the exiting pulse. A temporal analysis comes to clarify under another angle the experimental results. An extension of the control strategy to the mode of strong field makes it possible to control molecular alignment dynamics

Au cours de cette thèse, on a procédé d'abord à une étude du spectre d'absorption haute résolution de la bande nu3 de HTO, de 3500 à 3890 cm-1. Les transitions rotationnelles de cette bande ont été attribuées en ayant recours à des combinaisons de différences. Les nombres d'ondes des transitions ont été analysés grâce à un programme de moindres-carrés afin de remonter aux constantes spectroscopiques. Un état perturbateur a pu être mis en évidence. Afin de construire une base de données à usage spectroscopique pour cette bande, un calcul de la fonction moment dipolaire de HTO a été entrepris. Dans un deuxième temps, une analyse du spectre d'absorption haute résolution de H2Te a été effectuée dans la région 4500 à 6000 cm-1. Les bandes (30±,0) ? (00+,0) et (20±,1) ? (00+,0) ont pu être identifiées. L'attribution des transitions rotationnelles a été effectuée. Pour la bande (30±,0) ? (00+,0) les nombres d'ondes ont pu être reproduits avec un seul jeu de constantes rotationnelles plus un terme de couplage de Coriolis pour l'état du haut. En accord avec les développements théoriques relatifs aux modes locaux, ceci est la preuve d'un comportement en mode locaux pour les états (30±,0). Un tel comportement n'a pas pu être mis en évidence pour les états (20±,1) situés plus bas en énergie
In the first part of this thesis an analysis of the high-resolution spectrum of the HTO molecule nu3 band, from 3500 to 3890 cm-1, was undertaken. The rotational transitions of this band were assigned using combination differences. Their wavenumbers were analyzed with a least squares fit program in order to obtain spectroscopic parameters. A perturbing state was evidenced. With a view towards building a spectroscopic data base for this band, a calculation of the dipole moment function was undertaken. In the second part of this thesis, an analysis of the high-resolution spectrum of H2Te was carried out in the 4500 to 6000 cm-1 region. Two vibrational bands were observed which were assigned as the (30±,0) ? (00+,0) et (20±,1) ? (00+,0) bands. Rotational transitions were afterwards assigned. For the (30±,0) ? (00+,0) band, wavenumbers could be reproduced using only one set of rotational constants plus a Coriolis coupling term for the the upper vibrational state. In agreement with local mode theory, this clearly shows that the (30±,0) states displays a local mode behavior. This was not the case for the (20±,1) states characterized by lower energies

L'étude a été réalisée à l'aide des spectroscopies d'excitation, de fluorescence dispersée, et d'absorption saturée, utilisant un laser à colorant continu monomode. Observation des perturbations de la structure rotationnelle de la bande 0-1 et confirmation de la présence d'une seconde transition de MnS vers 440 mm

Ce manuscrit présente différentes études s'inscrivant dans la thématique du contrôle cohérent. Nous établissons, aussi bien théoriquement qu'expérimentalement, la possibilité de manipuler finement la dynamique rotationnelle de molécules linéaires. Afin d'opérer cette manipulation, les impulsions ultra-brèves sont façonnées par un dispositif de mise en forme. Son principe et sa mise en place sont décrits de manière détaillée. La dynamique rotationnelle de la molécule linéaire d'azote (N2) est manipulée en jouant sur l'excitation relative entre les composantes rotationnelles paires et impaires du paquet d'ondes en régime de champ faible. Pour cela, nous avons opté pour une modulation de phase périodique bien définie de l'impulsion excitatrice. Une analyse temporelle vient éclairer sous un autre angle les résultats expérimentaux. Une extension de la stratégie de contrôle au régime de champ fort permet de contrôler la dynamique de l'alignement moléculaire.

L'utilisation d'une expérience de spectroscopie double résonance Raman-infrarouge nous a permis d'étudier les taux de relaxation collisionnelle des niveaux d'énergie des mélanges mélanges CO#2-Ar et CO#2-He (10% CO#2, 90% gaz rare). Deux lasers impulsionnels, un Nd : YAG double en frequence et un laser à colorant amplifié réalisent l'excitation Raman qui peuple un niveau rovibrationnel. La relaxation de population est mesurée par un laser sonde a CO#2 continu pour des pressions variant de 0. 5-100 torr. Nous avons mesuré les taux de relaxation vibrationnelle pour les deux niveaux de Fermi (dépopulation totale de v#1 et population de 2v#2 a partir de v#1 pour des pressions de 2 à 100 torr). Les courbes enregistrées ont ete analysees à l'aide d'un modèle à cinq niveaux (les cinq niveaux de plus basse énergie) et les taux de relaxation vibrationnelle entre ces différents niveaux ont été déterminés. Concernant la partie rotationnelle, nous avons étudié la relaxation rotationnelle dans le niveau vibrationnel (02#00). Nous avons mesuré les taux de dépopulation totale de la composante rotationnelle pompée (14j34 ; pression < 3 Torr) et les taux de transfert rotationnel vers les niveaux voisins (