Dissertations / Theses: 'Laser Molecular Interactions'

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Clark, Eugene Laurence. "Measurements of energetic particles from ultraintense laser plasma interactions." Thesis, Imperial College London, 2002. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.271738.

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Niederhausen, Thomas. "Quantum dynamics in laser--assisted collisions, laser--molecule interactions, and particle--surface scattering." Diss., Manhattan, Kan. : Kansas State University, 2007. http://hdl.handle.net/2097/313.

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Singh, P. K. "Formation of fluorescent bio-molecular assemblies by UV laser treatment and solution phase molecular interactions." Thesis(Ph.D.), CSIR-National Chemical Laboratory, Pune, 2015. http://dspace.ncl.res.in:8080/xmlui/handle/20.500.12252/2000.

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4

Ullrich, Susanne. "Conformers and non-covalent interactions studied by laser spectroscopies and Ab initio calculations." Thesis, University of York, 2001. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.247030.

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5

Travascio, Francesco. "Modeling Molecular Transport and Binding Interactions in Intervertebral Disc." Scholarly Repository, 2009. http://scholarlyrepository.miami.edu/oa_dissertations/322.

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Abstract:

Low back pain represents a significant concern in the United States, with 70% of individuals experiencing symptoms at some point in their lifetime. Although the specific cause of low back pain remains unclear, symptoms have been strongly associated with degeneration of the intervertebral disc. Insufficient nutritional supply to the disc is believed to be a major mechanism for tissue degeneration. Understanding nutrients' transport in intervertebral disc is crucial to elucidate the mechanisms of disc degeneration, and to develop strategies for tissue repair (in vivo), and tissue engineering (in vitro). Transport in intervertebral disc is complex and involves a series of electromechanical, chemical and biological coupled events. Despite of the large amount of studies performed in the past, transport phenomena in the disc are still poorly understood. This is partly due to the limited number of available experimental techniques for investigating transport properties, and the paucity of theoretical or numerical methods for systematically predicting the mechanisms of solute transport in intervertebral disc. In this dissertation, a theoretical and experimental approach was taken in order to investigate the mechanisms of solute transport and binding interactions in intervertebral disc. New imaging techniques were developed for the experimental determination of diffusive and binding parameters in biological tissues. The techniques are based on the principle of fluorescence recovery after photobleaching, and allow the determination of the anisotropic diffusion tensor, and the rates of binding and unbinding of a solute to the extracellular matrix of a biological tissue. When applied to the characterization of transport properties of intervertebral disc, these methods allowed the establishment of a relationship between solute anisotropic and inhomogeneous diffusivity and the unique morphology of human lumbar annulus fibrosus. A mixture theory for charged hydrated soft tissues was presented as a framework for theoretical investigations on solute transport and binding interactions in cartilaginous tissues. Based on this theoretical framework and on experimental observations, a finite element model was developed to predict solute diffusive-convective-reactive transport in cartilaginous tissues. The numerical model was applied to simulate the effect of mechanical loading on solute transport and binding interactions in cartilage explants and intervertebral disc.

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Szafruga, Urszula Bozena. "Wavelength Dependent Strong Field Interactions with Atoms and Molecules." The Ohio State University, 2015. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1430993131.

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Devolder, Adrien. "Contrôle par laser de la formation de molécules polaires paramagnétiques ultra-froides." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS361/document.

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Abstract:

La thèse se positionne dans le domaine des molécules ultra-froides, c’est-à-dire des molécules qui ont des vitesses correspondant à des températures de l’ordre du µK. L’obtention de gaz dilués moléculaires à ces températures peut ouvrir la porte à des applications importantes en simulation ou en informatique quantique. La thèse s’intéresse plus particulièrement à la formation de molécules dipolaires électriques et magnétiques. Celles-ci sont présagées pour être un système idéal dans l’optique d’un simulateur quantique du système réseau-spin, permettant de décrire le magnétisme dans les solides. Nous avons choisi l’exemple de la molécule RbSr qui fait l’objet actuellement d’une expérience à Amsterdam. Nous avons donc exploré plusieurs alternatives basées sur l’emploi de laser pour la formation de molécules RbSr ultra-froides Nous avons d’abord considéré la photoassociation dont le principe est de coupler l’état de collision initial avec un état rovibrationnel d’un état électronique excité. L’étape d’émission spontanée qui suit forme des molécules dans l’état électronique fondamental. Nous avons également considéré le problème des pertes supplémentaires d’atomes lorsque le laser de photoassociation est intense et focalisé, mises en évidence dans une expérience à Bangalore. Dans la suite de la thèse, nous avons exploré des méthodes cohérentes. Nous avons montré que des molécules faiblement liées de RbSr peuvent être formées à l’aide d’un STIRAP en partant de paires d’atomes isolées et confinées dans un isolant de Mott. Nous avons ensuite étudié leur stabilisation vers le niveau le plus profond de l’état fondamental de la molécule à l’aide d’un second STIRAP. Enfin, nous avons étudié des méthodes se déroulant uniquement dans l’état électronique fondamental. La formation est induite par l’utilisation d’une impulsion à dérive de fréquence induisant un passage adiabatique ou à l’aide d’une impulsion-pi. En plus, nous avons découvert que cette méthode formation peut être reliée à une résonance de Feshbach dans la représentation habillée par les photons, que nous avons appelée Résonance de Feshbach auto-induité assistée par Laser (LASIFR en anglais). Nous montrons qu’elles sont un outil prometteur et puissant pour le contrôle des propriétés de mélange de gaz d’atomes ultra-froids, comme par exemple la longueur de diffusion
The thesis is positioned in the ultracold domain, i.e molecules which have velocities corresponding to microkelvin temperatures. The formation of molecular diluted gas at these temperatures is promising for important applications in quantum simulation, quantum information or in precision measurements.More particularly, the thesis is focused on the formation of molecules which are polar and paramagnetic. Some recent works are predicted that these molecules could be the ideal system for creating a quantum simulator of the lattice-spin system, which can describe the magnetism in solids. We have chosen the example of RbSr molecules for whose an experience runs in Amsterdam. We explored some alternatives based on the use of lasers for the formation of ultracold RbSr molecules.First, we considered the photoassociation whose the principle is coupling the initial scattering state with a rovibrational level of an excited electronic state. The following spontaneous emission step creates molecules in the electronic ground state. We also considered the problem of atom losses observed by experiments in Bangalore, when a focused photoassociation laser is applied. In the rest of the thesis, we explored coherent methods. Firstly, we showed a STIRAP sequence could create weakly bound molecules from isolated atomic pairs confined in a Mott insulator. Lastly, we explored some of these methods where the dynamic occurs only in the electronic ground state. The formation is induced by the use of a chirped pulse or a pi-pulse. We studied the factors of the transfer. Moreover, we discovered this method is related to a new kind of Feshbach resonances in the photon dressed picture, called Laser Assisted Self-Induced Feshbach Resonance (LASIFR). We showed LASIFR present the advantages of Magnetic and Optical Feshbach Resonances. They are a promising and powerful tool for the control of properties of quantum gas mixtures, like the interspecies scattering length

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Brown, Alexander. "The effects of phase in laser-molecule interactions." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape16/PQDD_0015/NQ28478.pdf.

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Gacek, Sobieslaw Stanislaw. "Molecular dynamics simulation of shock waves in laser-material interaction." [Ames, Iowa : Iowa State University], 2009.

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Heesel, Eva Maria. "Interaction of small molecules with short intense laser pulses." Thesis, Imperial College London, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.413626.

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Madden, Colette Sarah. "An investigation of InXe interaction potentials using laser induced fluorescence techniques." Thesis, Queen's University Belfast, 1991. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.334482.

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Bergh, Magnus. "Interaction of Ultrashort X-ray Pulses with Material." Doctoral thesis, Uppsala : Acta Universitatis Upsaliensis Acta Universitatis Upsaliensis, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-8274.

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Géneaux, Romain. "Le moment angulaire de la lumière en génération d'harmoniques d'ordre élevé." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS474/document.

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Abstract:

Le moment angulaire est une quantité essentielle pour l'étude d'objets en interaction. Tout comme la matière, un rayonnement porte du moment angulaire. Il se décompose en deux composantes, moment angulaire de spin (MAS) et moment angulaire orbital (MAO). Chacune de ces composantes a des propriétés spécifiques et ont donné lieu à de nombreuses applications en utilisant de la lumière dans le domaine visible et infrarouge. Dans cette thèse, nous nous proposons d'étudier le comportement des deux types de moment angulaire de la lumière dans un processus très non-linéaire appelé génération d'harmoniques d'ordre élevé (GHOE). Dans ce processus physique connu depuis 1987, un laser infrarouge intense est focalisé dans un jet d'atomes ou de molécules, ce qui dans le bon régime d'intensité permet de générer un rayonnement à courte longueur d'onde (domaine extrême ultraviolet) et extrêmement bref (attoseconde, 1 as = 10⁻¹⁸ s). Nous commençons par décrire théoriquement ce processus, ainsi que définir de manière approfondie la notion de moment angulaire de la lumière. Nous étudions ensuite la GHOE à partir d'un faisceau infrarouge portant du MAO, ce qui nous permet d'obtenir une source unique, générant des impulsions lumineuses ultrabrève de moment angulaire orbital contrôlé et de longueur d'onde de l'ordre de 10nm. Nous étudions étudions la GHOE à partir de faisceaux portant du MAS. En utilisant une résonance du gaz de génération, nous parvenons à transmettre ce moment angulaire au rayonnement extrême ultraviolet. Ce rayonnement est ensuite utilisé pour mesurer des dichroïsmes circulaires de photoionisation dans des molécules chirales, mesures auparavant réservées aux sources synchrotrons. Ceci ouvre la voie à des mesures chirotpiques résolues en temps à l'échelle femto/attoseconde
Angular momentum is an ubiquitous quantity in all areas of physics. Just like matter, radiation carries angular momentum. It can be decomposed in two parts, namely the spin angular momentum (SAM) and the orbital angular momentum (OAM). Each one of these components has very specific properties and lead to numerous applications using visible and infrared light. In this thesis, we study the behavior of these two types of light angular momentum in a very non-linear process called high harmonic generation (HHG). In this physical process known since 1987, an intense infrared laser is focused into an atomic or molecular gas jet, which in the right intensity regime allows to generate a radiation which has a short wavelength (extreme ultraviolet domain) and is extremely brief (attosecond, 1 as = 10⁻¹⁸ s).We begin by describing theoretically this process, as well as defining in depth the notion of light angular momentum. We then study HHG from an infrared laser carrying OAM. This allows to obtain an unique light source, generating ultrashort light pulses of controlled orbital angular momentum with a wavelength of the order of 10 nm. We then study GHOE from beams carrying MAS. Using a resonance from the generation gas, we manage to transfer this angular momentum to the emitted extreme ultraviolet radiation. This radiation is finally used to measure photoionisation circular dichroisms in chiral molecules, measurements previously restricted to synchrotron sources. This paves the way towards chiroptic time resolved measurement on a femto/attosecond timescale

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Agueny, Hicham. "Etude théorique des processus électroniques ayant lieu au cours de collisions atomiques et moléculaires : approches non perturbatives." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01021304.

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Abstract:

Deux domaines différents de la physique des collisions ont fait l'objet de mes travaux de thèse réalisés dans le cadre d'une cotutelle entre l'Université Moulay Ismail, Meknes-Maroc et l'Université Pierre et Marie Curie, Paris-France: le premier concerne les collisions ion-atome/molécule dans le régime des énergies intermédiaires (keV), alors que le second vise le domaine des collisions électron-atome assistées par un champ laser intense. Bien que distincts, les deux thèmes sont interconnectés puisqu'il s'agit principalement d'étudier, dans des approches non-perturbatives, les phénomènes de diffusion et la dynamique électronique des collisions de cibles atomiques et moléculaires soumis à de fortes et très courtes perturbations. La première partie porte spécifiquement sur la modélisation des processus de transfert électronique et d'ionisation induits lors de collisions d'ions et de cibles atomiques et moléculaires. L'étude porte particulièrement sur les phénomènes d'interférences de type Young, de multi-diffusion et de diffraction Fraunhofer observés au cours de ces processus. La deuxième partie de thèse repose sur une étude des processus de diffusion élastiques et inélastiques induits lors de collisions assistées par un champ laser intense. L'étude s'appuie sur l'analyse spécifique des transitions "libre-libre" au cours lesquelles la cible reste dans son état fondamental après la collision, et des phénomènes de résonance dans le processus d'excitation simultanée électron-photon de la cible.

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Tong, Xin. "Non-covalent interactions in aromatic molecules and clusters : studies by laser spectroscopy." Thesis, University of York, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.423680.

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Zeng, Shuo. "Understanding diatomic molecular dynamics triggered by a few-cycle pulse." Diss., Kansas State University, 2015. http://hdl.handle.net/2097/19165.

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Abstract:

Doctor of Philosophy
Physics
Brett D. Esry
In strong field physics, complex atomic and molecular motions can be triggered and steered by an ultrashort strong field. With a given pulse as an carrier-envelope form, E(t) = E₀(t) cos(ωt + φ), we established our photon-phase formalism to decompose the solution of a time-dependent Schrödinger equation in terms of photons. This formalism is further implemented into a general analysis scheme that allows extract photon information direct from the numerical solution. The φ-dependence of any observables then can be understood universally as an interference effect of different photon channels. With this established, we choose the benchmark system H₂⁺ to numerically study its response to an intense few-cycle pulse. This approach helps us identify electronic, rovibrational transitions in terms of photon channels, allowing one to discuss photons in the strong field phenomena quantitatively. Furthermore, the dissociation pathways are visualized in our numerical calculations, which help predicting the outcome of dissociation. Guided by this photon picture, we explored the dissociation in a linearly polarized pulse of longer wavelengths (compared to the 800 nm of standard Ti:Saphire laser). We successfully identified strong post-pulse alignment of the dissociative fragments and found out that such alignment exists even for heavy molecules. More significant spatial asymmetry is confirmed in the longer wavelength regime, because dissociation is no longer dominated by a single photon process and hence allowed for richer interference. Besides, quantitative comparison between theory and experiment have been conducted seeking beyond the qualitative features. The discrepancy caused by different experimental inputs allows us to examine the assumptions made in the experiment. We also extend numerical studies to the dissociative ionization of H₂ by modeling the ionization.

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Erik, Johansson. "Molecular Interactions in Thin Films of Biopolymers, Colloids and Synthetic Polyelectrolytes." Doctoral thesis, KTH, Fiberteknologi, 2011. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-41023.

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Abstract:

The development of the layer-by-layer (LbL) technique has turned out to be an efficient way to physically modify the surface properties of different materials, for example to improve the adhesive interactions between fibers in paper. The main objective of the work described in this thesis was to obtain fundamental data concerning the adhesive properties of wood biopolymers and LbL films, including the mechanical properties of the thin films, in order to shed light on the molecular mechanisms responsible for the adhesion between these materials. LbLs constructed from poly(allylamine hydrochloride) (PAH)/poly(acrylic acid) (PAA), starch containing LbL films, and LbL films containing nanofibrillated cellulose (NFC) were studied with respect to their adhesive and mechanical properties. The LbL formation was studied using a combination of stagnation point adsorption reflectometry (SPAR) and quartz crystal microbalance with dissipation (QCM-D) and the adhesive properties of the different LbL films were studied in water using atomic force microscopy (AFM) colloidal probe measurements and under ambient conditions using the Johnson-Kendall-Roberts (JKR) approach. Finally the mechanical properties were investigated by mechanical buckling and the recently developed SIEBIMM technique (strain-induced elastic buckling instability for mechanical measurements). From colloidal probe AFM measurements of the wet adhesive properties of surfaces treated with PAH/PAA it was concluded that the development of strong adhesive joints is very dependent on the mobility of the polyelectrolytes and interdiffusion across the interface between the LbL treated surfaces to allow for polymer entanglements. Starch is a renewable, cost-efficient biopolymer that is already widely used in papermaking which makes it an interesting candidate for the formation of LbL films in practical systems. It was shown, using SPAR and QCM-D, that LbL films can be successfully constructed from cationic and anionic starches on silicon dioxide and on polydimethylsiloxane (PDMS) substrates. Colloidal probe AFM measurements showed that starch LbL treatment have potential for increasing the adhesive interaction between solid substrates to levels beyond those that can be reached by a single layer of cationic starch. Furthermore, it was shown by SIEBIMM measurements that the elastic properties of starch-containing LbL films can be tailored using different nanoparticles in combination with starch. LbL films containing cellulose I nanofibrils were constructed using anionic NFC in combination with cationic NFC and poly(ethylene imine) (PEI) respectively. These NFC films were used as cellulose model surfaces and colloidal probe AFM was used to measure the adhesive interactions in water. Furthermore, PDMS caps were successfully coated by LbL films containing NFC which enabled the first known JKR adhesion measurements between cellulose/cellulose, cellulose/lignin and cellulose/glucomannan. The measured adhesion and adhesion hysteresis were similar for all three systems indicating that there are no profound differences in the interaction between different wood biopolymers. Finally, the elastic properties of PEI/NFC LbL films were investigated using SIEBIMM and it was shown that the stiffness of the films was highly dependent on the relative humidity.

QC 20110923

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Gupta, Ayush. "Interaction of intense short laser pulses with gases of nanoscale atomic and molecular clusters." College Park, Md. : University of Maryland, 2006. http://hdl.handle.net/1903/3913.

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Abstract:

Thesis (Ph. D.) -- University of Maryland, College Park, 2006.
Thesis research directed by: Electrical Engineering. Title from t.p. of PDF. Includes bibliographical references. Published by UMI Dissertation Services, Ann Arbor, Mich. Also available in paper.

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Hay, Nick. "The interaction of organic molecules and atomic clusters with ultrashort high intensity laser pulses." Thesis, Imperial College London, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.312007.

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Labeye, Marie. "Molecules interacting with short and intense laser pulses : simulations of correlated ultrafast dynamics." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS193/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur diﬀérents aspects des dynamiques ultra-rapides d’atomes et de molécules soumises à des impulsions laser infrarouges courtes et intenses. Nous étudions des processus fortement non linéaires tels que l’ionisation tunnel, la génération d’harmoniques d’ordre élevé ou l’ionisation au-dessus du seuil. Deux approches diﬀérentes sont utilisées. D’un côté nous mettons au point des modèles analytiques approchés qui nous permettent de construire des interprétations physiques de ces processus. D’autre part nous appuyons les interprétations données par ces modèles avec les résultats obtenus par des simulations numériques qui résolvent explicitement l’équation de Schrödinger dépendante du temps en dimension réduite. Nous étudions également une méthode numérique basée sur l’interaction de conﬁguration dépendante du temps aﬁn de pouvoir des décrire des systèmes à plusieurs électrons plus gros et plus complexes
In this thesis we study diﬀerent aspects of the ultrafast dynamics of atoms and molecules triggered by intense and short infrared laser pulses. Highly non-linear processes like tunnel ionization, high order harmonic generation and above threshold ionization are investigated. Two diﬀerent and complementary approaches are used. On the one hand we construct approximate analytical models to get physical insight on these processes. On the other hand, these models are supported by the results of accurate numerical simulations that explicitly solve the time dependent Schrödinger equation for simple benchmark models in reduced dimensions. A numerical method based on time dependent conﬁguration interaction is investigated to describe larger and more more complex systems with several electrons

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Talebpour, Abdossamad. "New advances in the interaction of a femtosecond Ti, sapphire laser with atoms and molecules." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape15/PQDD_0022/NQ36328.pdf.

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Kjellsson, Lindblom Tor. "Relativistic light-matter interaction." Doctoral thesis, Stockholms universitet, Fysikum, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:su:diva-147749.

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Abstract:

During the past decades, the development of laser technology has produced pulses with increasingly higher peak intensities. These can now be made such that their strength rivals, and even exceeds, the atomic potential at the typical distance of an electron from the nucleus. To understand the induced dynamics, one can not rely on perturbative methods and must instead try to get as close to the full machinery of quantum mechanics as practically possible. With increasing field strength, many exotic interactions such as magnetic, relativistic and higher order electric effects may start to play a significant role. To keep a problem tractable, only those effects that play a non-negligible role should be accounted for. In order to do this, a clear notion of their relative importance as a function of the pulse properties is needed. In this thesis I study the interaction between atomic hydrogen and super-intense laser pulses, with the specific aim to contribute to the knowledge of the relative importance of different effects. I solve the time-dependent Schrödinger and Dirac equations, and compare the results to reveal relativistic effects. High order electromagnetic multipole effects are accounted for by including spatial variation in the laser pulse. The interaction is first described using minimal coupling. The spatial part of the pulse is accounted for by a series expansion of the vector potential and convergence with respect to the number of expansion terms is carefully checked. A significantly higher demand on the spatial description is found in the relativistic case, and its origin is explained. As a response to this demanding convergence behavior, an alternative interaction form for the relativistic case has been developed and presented. As a guide mark for relativistic effects, I use the classical concept of quiver velocity, vquiv, which is the peak velocity of a free electron in the polarization direction of a monochromatic electromagnetic plane wave that interacts with the electron. Relativistic effects are expected when vquiv reaches a substantial fraction of the speed of light c, and in this thesis I consider cases up to vquiv=0.19c. For the present cases, relativistic effects are found to emerge around vquiv=0.16c .

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Viteau, Matthieu. "Pompage optique et refroidissement laser de la vibration de molecules froides." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00367369.

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Abstract:

Cette thèse présente différentes études sur la formation et la détection de molécules froides. Différents états moléculaires de grandes élongations, pour la molécule Cs2, sont étudié par spectroscopie de photoassociation et d'ionisation. Ces différentes études ont permis d'affiner notre compréhension des mécanismes de photoassociation d'atomes froids formant des molécules dans l'état fondamental triplet (a 3Σu+).
Une détection non sélective a été développée, pour la recherche de mécanismes de formation de molécules froides dans l'état fondamental singulet avec peu de vibration. Avec cette nouvelle détection, un nouveau mécanisme de formation de molécules par photoassociation d'atomes froids de césium a été trouvé. Celui-ci permet de former efficacement des molécules dans une distribution de niveaux avec très peu de vibration dans l'état fondamental (X 1Σg+).
En utilisant un laser femtoseconde (large spectralement) façonné, un refroidissement vibrationnel des molécules a été démontré, permettant la formation de molécules froides sans vibrations. Le laser femtoseconde, permet d'exciter les nombreux niveaux vibrationnels, créés par photoassociation, il réalise ainsi un pompage optique des molécules. Le laser est façonné de manière à rendre l'état de vibration zéro, noir pour ce laser, et ainsi accumuler toutes les molécules vers ce seul état.
Ce résultat est également simulé par un model théorique simple. Cette simulation permet de généraliser l'idée au refroidissement de la rotation des molécules.

Une partie (résumée) présente, en s'appuyant sur les différents articles publiés, les études sur les interactions dipôle-dipôle, à grandes portées, entre atomes de Rydberg.

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Boutu, Willem. "DYNAMIQUE DE LA GENERATION D'HARMONIQUES DANS LES ATOMES ET LES MOLECULES." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00593728.

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Abstract:

La génération d'harmoniques d'ordre élevé par focalisation d'impulsions laser femtosecondes et intenses dans des gaz permet d'obtenir des trains d'impulsions attosecondes dans l'XUV. Dans cette thèse, nous présentons une technique destinée à optimiser l'efficacité de génération, puis nous montrons comment la caractérisation du rayonnement permet l'étude de la dynamique des molécules en champ fort. Dans une première partie, par une manipulation de sa phase spatiale, nous transformons le profil du faisceau laser infrarouge au foyer afin d'agrandir le volume de génération. Nous mettons en évidence la possibilité de créer un profil carré, élargi d'un facteur 2.5 par rapport au profil gaussien. Nous étudions ensuite la génération d'harmoniques dans les gaz rares par un tel faisceau, à la fois expérimentalement et numériquement. Bien que nous n'ayons pu observer d'augmentation significative du signal harmonique, les simulations effectuées à plus forte énergie indiquent un gain d'efficacité. Dans une seconde partie, nous montrons que le spectre et la phase spectrale du rayonnement harmonique issu d'un ensemble de molécules linéaires alignées présentent des structures liées aux caractéristiques des molécules. Nous mettons en évidence la présence d'un saut de phase lié à un phénomène d'interférences quantiques lors de l'étape de recombinaison. Nous étudions la dépendance de ce saut de phase en fonction de différents paramètres, tels que l'orientation des molécules ou l'éclairement de génération. Ces mesures permettent l'étude de la dynamique électronique lors de la recombinaison du paquet d'ondes électroniques. De plus, elles devront servir de support pour les nouvelles modélisations du comportement des molécules en champ intense.

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Taboada-Serrano, Patricia Larisse. "Colloidal Interactions in Aquatic Environments: Effect of Charge Heterogeneity and Charge Asymmetry." Diss., Georgia Institute of Technology, 2005. http://hdl.handle.net/1853/7521.

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Abstract:

The classical theory of colloids and surface science has universally been applied in modeling and calculations involving solid-liquid interfaces encountered in natural and engineered environments. However, several discrepancies between the observed behavior of charged solid-liquid interfaces and predictions by classical theory have been reported in the past decades. The hypothesis that the mean-field, pseudo-one-component approximation adopted within the framework of the classical theory is responsible for the differences observed is tested in this work via the application of modeling and experimental techniques at a molecular level. Silica and silicon nitride are selected as model charged solid surfaces, and mixtures of symmetric and asymmetric indifferent and non-indifferent electrolytes are used as liquid phases. Canonical Monte Carlo simulations (CMC) of the electrical double layer (EDL) structure of a discretely charged planar silica surface, embedded in solutions of indifferent electrolytes, reveal the presence of a size exclusion effect that is enhanced at larger values of surface charge densities. That effect translates into an unexpected behavior of the interaction forces between a charged planar surface and a spherical particle. CMC simulations of the electrostatic interactions and calculations of the EDL force between a spherical particle and a planar surface, similarly charged, reveal the presence of two attractive force components: a depletion effect almost at contact and a long-range attractive force of electrostatic origin due to ion-ion correlation effects. Those two-force components result from the consideration of discreteness of charge in the interaction of solid-liquid interfaces, and they contradict the classical theory predictions of electrostatic repulsive interaction between similarly charged surfaces. Direct interaction force measurements between a charged planar surface and a colloidal particle, performed by atomic force microscopy (AFM), reveal that, when indifferent and non-indifferent electrolytes are present in solution, surface charge modification occurs in addition to the effects on the EDL behavior reported for indifferent electrolytes. Non-uniformity and even heterogeneity of surface charge are detected due to the action of non-indifferent, asymmetric electrolytes. The phenomena observed explain the differences between the classical theory predictions and the experimental observations reported in the open literature, validating the hypothesis of this work.

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WAN, JINGFANG. "In Situ Optically Trapped Probing System for Molecular Recognition and Localization." The Ohio State University, 2009. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1250626752.

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Zhang, Bo. "Experimental Studies of Quantum Dynamics and Coherent Control in Homonuclear Alkali Diatomic Molecules." Doctoral thesis, KTH, Physics, 2002. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-3420.

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Abstract:

The main theme covered in this thesis is experimentalstudies of quantum dynamics and coherent control in homonuclearalkali diatomic molecules by ultrafast laser spectroscopy iththe implementation of pump-probe techniques.

A series of experiments have been performed on the Rb2molecules in a molecular beam as well as in a thermal oven. Thereal-time molecular quantum dynamics of the predissociatingelectronically excited D(3)¹Πu state of Rb₂, which couples to/intersects several otherneighbouring states, is investigated using wavepackets. Thepredissociation of the D state, explored by this wavepacketmethod, arises from two independent states, the (4)³Σ_u⁺and (1)³∆_u, for which the second corresponds to a much fasterdecay channel above a sharp energy threshold around 430 nm. Thelifetime of the D state above the energy threshold is obtained,τ ≈ 5 ps, by measuring the decay time of thewavepacket in a thermal oven. Further experimentalinvestigation performed in a molecular beam together withquantum calculations of wavepacket dynamics on the D state haveexplored new probe channels of wavepacket evolution: theD′(3)1Σu+ channel, which exhibits vibrational motionin a shelf state and the (4)³Σu+ channel, where direct build-up of thewavefunction is observed due to its spin-orbit oupling to the Dstate.

The real-time quantum dynamics of wavepackets confined totwo bound states, A¹Σ_u⁺(0_u⁺) and b³Π_u(0_u⁺), have been studied by experiment andcalculations. It is shown that these two states are fullycoupled by spin-orbit interaction, characterised by itsintermediate strength. The intermediate character of thedynamics is established by complicated wavepacket oscillationatterns and a value of 75 cm^-1is estimated for the coupling strength at thestate crossing.

The experiments on the Li₂molecule are performed by coherent control ofrovibrational molecular wavepackets. First, the Deutsch-Jozsaalgorithm is experimentally demonstrated for three-qubitfunctions using a pure coherent superposition of Li₂rovibrational eigenstates. The functionscharacter, either constant or balanced, is evaluated by firstimprinting the function, using a phase-tailored femtosecond(fs) pulse, on a coherent superposition of the molecularstates, and then projecting the superposition onto an ionicfinal state using a second fs pulse at a specific delay time.Furthermore, an amplitude-tailored fs pulse is used to exciteselected rovibrational eigenstates and collision induceddephasing of the wavepacket signal, due to Li₂-Ar collisions, is studied experimentally. Theintensities of quantum beats decaying with the delay time aremeasured under various pressures and the collisional crosssections are calculated for each well-defined rovibrationalquantum beat, which set the upper limitsfor ure dephasingcross sections.

Keywords:Ultrafast laser spectroscopy, pump-probetechnique, predissociation, wavepacket, pin-orbit interaction,coherent control, (pure) dephasing

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Lauer, Florian [Verfasser], Marco Akademischer Betreuer] Durante, and Tobias [Akademischer Betreuer] [Meckel. "Effects of ionizing radiation on cell-matrix interactions at the single molecule level / Florian Lauer. Betreuer: Marco Durante ; Tobias Meckel." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2015. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:tuda-tuprints-45336.

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Lauer, Florian [Verfasser], Marco [Akademischer Betreuer] Durante, and Tobias [Akademischer Betreuer] Meckel. "Effects of ionizing radiation on cell-matrix interactions at the single molecule level / Florian Lauer. Betreuer: Marco Durante ; Tobias Meckel." Darmstadt : Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt, 2015. http://d-nb.info/1111113165/34.

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Higuet, Julien. "Etudes structurelles et dynamiques de systèmes atomiques ou moléculaires par génération d'harmoniques d'ordre élevé." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14078/document.

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Abstract:

La génération d'harmoniques d'ordre élevé en milieu gazeux est un phénomène décrit par un modèle à trois étapes: sous l'effet d'un champ laser intense, un atome (ou une molécule) est ionisé par effet tunnel. L'électron éjecté est par la suite accéléré dans le champ laser, avant de se recombiner sur son ion parent en émettant un photon XUV. D'abord utilisée dans le but de développer des sources de rayonnement secondaire dans le domaine XUV, la génération d'harmoniques d'ordre élevé est également un bon candidat pour sonder la structure électronique des atomes ou des molécules, avec une résolution potentielle de l'ordre de l'attoseconde dans le domaine temporel (1 as=10-18 s) et sub-nanométrique dans le domaine spatial.Au cours des travaux réalisés pendant cette thèse, nous avons étudié la sensibilité des caractéristiques du rayonnement harmonique (amplitude, état de polarisation, phase) à la structure électronique du milieu de génération. Ces études ont été menées tout d'abord dans un milieu atomique couramment utilisé en génération d'harmonique, l'argon, puis dans des milieux moléculaires (N2, CO2, O2). La confrontation de ces mesures avec différentes simulations numériques montre la nécessité de modéliser de façon détaillée le processus de génération, dépassant certaines hypothèses généralement admises.Nous avons également montré la possibilité d'utiliser la spectroscopie d'harmoniques d'ordre élevé afin de mesurer des dynamiques moléculaires de systèmes complexes (notamment le dioxyde d'azote NO2), pour lesquelles les mesures harmoniques peuvent obtenir des résultats complémentaires aux autres techniques couramment utilisées. Dans le cas d'excitations moléculaires peu efficaces, nous avons pu adapter des techniques de spectroscopie optique conventionnelle au domaine spectral des harmoniques d'ordre élevé, améliorant de manière significative le rapport signal/bruit
High harmonic generation is a well known phenomenon explained by a “three step” model: because of the high intensity field generated by an ultrashort laser pulse, an atom or a molecule can be tunnel ionized. The ejected electron is then accelerated by the intense electric field, and eventually can recombine on its parent ion, leading to the emission of a XUV photon. Because of the generating process in itself, this light source is a promising candidate to probe the electronic structure of atoms and molecules, with an attosecond/sub-nanometer potential resolution (1 as=10-18 s).In this work, we have studied the sensitivity of the emitted light (in terms of amplitude, but also phase and polarization) towards the electronic structure of the generating medium. We have first worked on atomic medium, then on molecules (N2, CO2, O2). Comparing the experimental results with numerical simulations shows the necessity to model finely the generation process and to go beyond commonly used approximations.We have also shown the possibility to perform high harmonic spectroscopy in order to measure dynamics of complex molecules, such as Nitrogen Dioxide (NO2). This technic has obtained complementary results compared to classical spectroscopy and has revealed dynamics of the electronic wavepacket along a conical intersection. In this experiment, we have adapted conventionnal optical spectroscopy technics to the XUV spectral area, which significantly improved the signal over noise ratio

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Lloyd, Neil Stuart. "Interactions between molecules and surfaces : part 1- plasma etching of Si, Ge and Siâ†1â†-â†xGeâ†x alloys; part 2 - adsorption and desorption of methyl salicylate on various wall coverings." Thesis, University of Southampton, 1998. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.241949.

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Bréant, Christian. "Développement de lasers infrarouges accordables de haute pureté spectrale : application à la spectroscopie hyperfine des molécules HF et SF(6)." Paris 13, 1985. http://www.theses.fr/1985PA132010.

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Abstract:

Les développements de deux spéctromètres de saturation à ultra-haute résolution dans le domaine infrarouge, l'un dans la région spectrale 9-12 mu m et l'autre accordable de 2,3 a 3,2 mu m sont exposés en detail. La stabilisation en fréquence d'un laser à CO(2) conventionnel ou guide d'ondes au niveau de la dizaine de hertz ainsi que l'obtention d'une stabilité meilleure que 1 khz pour le laser à centres colores soulignent le role cle de ces oscillateurs dans la chaine de raccordement de fréquence de l'horloge à cesium vers le domaine visible. L'étude des interactions hyperfines est presentée dans le cas des molécules diatomiques héteronucleaires (hf) et des toupies spheriques du groupe ponctuel O(h) (sf(6)). Grace a l'enregistrement de structures hyperfines tres bien resolues, de nombreux effets ont etes mis en evidence et interpretes à l'aide du formalisme tensoriel (dans le groupe (l)o(3) x O(h)) en particulier : l'interaction de spin-vibration (bande upsilon (3) de sf(6)), les mélanges d'états de types de symétrie differents (sf(6)), les corrections ro-vibrationnelles à l'interaction de spin-rotation (hf et sf(6)), les structures superhyperfines (sf(6))

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Mauger, François. "Double ionisation d' atomes soumis à des impulsions laser intenses : vue de l' espace des phases." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4031.

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Abstract:

Lorsqu'ils sont soumis à des pulses laser courts et intenses, des atomes peuvent perdre des électrons. Plusieurs canaux sont impliqués dans la double ionisation, comme la NSDI et le scénario associé de la recollision. La recollision est maintenant vue comme la “pierre d'angle de la physique en champ fort” pour les éclairages qu'elle donne dans l'organisation de la matière et en ce qu'elle constitue l'une des manifestations les plus flagrantes de la corrélation électron-électron dans la nature. Dans ce manuscrit, une analyse théorique des mécanismes de double ionisation est menée en utilisant la mécanique classique. Cette description complémente les modèles quantiques en observant la dynamique depuis un cadre de travail différent et avec l'éclairage de la dynamique nonlinéaire. L'analyse, menée dans l'espace des phases, permet l'identification des structures organisatrices qui régulent les différents mécanismes d'ionisation. Pour des champs laser polarisés linéairement, le mécanisme de la recollision est complété par l'image de l'électron interne. L'électron interne donne accès à une description fine de la dynamique de recollision et explique les différentes routes pour la double ionisation. Il permet également de faire des prédictions telles que l'intensité du coude dans la probabilité de double ionisation et explique complètement la RESI. En polarisation circulaire, il est communément cru que la recollision n'est pas possible, en dépit de résultats expérimentaux contradictoires. En fait, l'analyse de l'espace des phases montre que la recollision est possible mais pas accessible à tous les atomes, réconciliant par conséquent les contradictions expérimentales précédentes
When subjected to strong and short laser pulses, atoms may lose electrons. Several ionization channels are involved in such double ionization events, like nonsequential double ionization (NSDI) and its associated recollision scenario. Recollision is now seen as the “keystone of strong field physics”, for its insights into the organization of matter, and is one of the most dramatic manifestations of electron-electron correlation in nature. In this manuscript a theoretical analysis of the double ionization mechanisms is carried out using classical mechanics. This description complements quantum treatments by observing the dynamics from a different framework, with the light of nonlinear dynamics, as both frameworks exhibit the main ingredient, i.e., strong electron-electron correlation. The analysis, carried out in phase space (e.g., through reduced models) enables the identification of the organizing structures that regulate the ionization channels. For linearly polarized lasers, the recollision mechanism is completed by the picture of the “inner” electron. The inner electron gives access to a fine description of the recollision dynamics and explains the routes to double ionization. It also enables verifiable predictions such as the location of the characteristic knee shape in the double ionization yield versus laser intensity and fully explains delayed ionizations like RESI. For circular polarization, it is commonly believed that recollision is not possible, despite apparently contradictory experimental results. In fact, the phase space analysis shows that recollision is possible but not accessible to all atoms, thus reconciling the previous experimental results

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Marinov, Daniil. "Reactive adsorption of molecules and radicals on surfaces under plasma exposure." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2012. https://pastel.hal.science/docs/00/75/29/87/PDF/PhD_DM.PDF.

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Abstract:

Les sources d'atomes, la protection thermique pour la rentrée atmosphérique et la dépollution de l'air par couplage plasma-catalyseur voici quelques exemples d'applications pour lesquelles l'interaction plasma-surface joue un rôle principal. Les mécanismes des réactions hétérogènes dans les plasmas contenant les gaz atmosphériques N2/O2 sont encore peu compris. La précision et la capacité de prédiction des modèles cinétiques sont limitées par la connaissance des conditions de la surface. Dans la première partie de ce travail, nous avons étudié l'adsorption et les réactions chimiques des atomes O et N sur des surfaces de différents oxydes (silice, Pyrex, TiO2) sous exposition plasma. Nous avons utilisé la spectroscopie d'absorption par laser accordable, la spectroscopie d'absorption UV, la fluorescence induite par laser à deux photons (TALIF) et la spectrométrie de masse pour suivre l'interaction entre les espèces en phase gaz et les surfaces. L'analyse chimique de surface a été effectuée par spectrométrie photoélectronique X (XPS). Nous avons montré que des atomes stables Nads et Oads peuvent être chimisorbés sur la surface par plasma dans O2 et N2 à basse pression (~ 1 mbar). Leur densité et la réactivité ont été évaluées par réactions avec des molécules stables (NO, C2H2) et des radicaux (O, N) sur la surface prétraitée. Le rôle des atomes chimisorbés pour la recombinaison hétérogène d'atomes a été étudié en utilisant l'échange isotopique 15N ↔ 14Nads et 18O ↔ 16Oads sous exposition plasma. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié la relaxation vibrationnelle des molécules de N2 sur des surfaces catalytiques par la technique de titrage infrarouge (IR). Des mélanges contenant 0,05 - 1% de CO2 (CO ou N2O) dans N2 à la pression p = 1,3 mbar ont été excités par une décharge dc pulsée. La cinétique de la relaxation vibrationnelle des traceurs IR dans la post-décharge a été mesurée par un laser à cascade quantique. Grace à un couplage très efficace entre N2 et CO2 (CO ou N2O), l'excitation vibrationnelle de CO2 (CO ou N2O) reflet l'excitation de N2. Un modèle numérique de la cinétique vibrationnelle a été développé afin d'interpréter les mesures de relaxation. La probabilité de perte d'un quanta vibrationnel de N2 sur la surface a été déterminée à partir du meilleur accord entre l'expérience et le modèle
Atomic sources, thermal protection for atmospheric re-entry and plasma-catalyst systems for air pollution control are just few examples of applications where interaction between N2/O2 containing plasmas and the surface plays a central role. Mechanisms of heterogeneous processes in plasmas are still barely understood. Unknown conditions on the surface limit the accuracy and predictive capability of the kinetic models. In the first part of this work we investigate adsorption and chemical reactions of O and N atoms on oxide surfaces (silica, Pyrex, TiO2) under plasma exposure. We use tuneable laser absorption spectroscopy, broad-band UV absorption spectroscopy, two-photon absorption laser-induced fluorescence (TALIF) and mass spectrometry to monitor interaction between gas phase species and the surface. Surface analysis is performed using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). It has been shown that stable Oads and Nads atoms are grafted to oxide surfaces under exposure to low pressure (~1 mbar) plasmas in O2 and N2. The coverage and reactivity of adsorbed atoms has been probed by exposing the pretreated surface to stable molecules (NO, C2H2) and radicals (O, N). Using isotopic exchange 15N↔14Nads and 18O↔16Oads under plasma exposure the role of chemisorbed species in surface catalysed recombination of atoms has been investigated. In the second part of this thesis, relaxation of vibrationally excited N2 molecules on catalytic surfaces is studied using infrared (IR) titration technique. Mixtures containing 0. 05 - 1% of CO2 (CO, N2O) in N2 at p=1. 3 mbar are excited by a single dc discharge pulse. The kinetics of vibrational relaxation of IR tracers during the post-discharge is followed using quantum cascade laser absorption spectroscopy. Due to a very efficient vibrational energy transfer between N2 and CO2 (CO, N2O), excitation of IR tracers is an image of the vibrational excitation of N2. Relaxation measurements have been interpreted in terms of a numerical model of non-equilibrium vibrational kinetics. Probability of N2 vibrational quantum loss has been determined from the best agreement between the experiment and the model

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Puthumpally, Joseph Raijumon. "Quantum Interferences in the Dynamics of Atoms and Molecules in Electromagnetic Fields." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS035/document.

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Abstract:

Les interférences quantiques apparaissant lors de la superposition cohérente d'états quantiques de la matière sont à l'origine de la compréhension et du contrôle de nombreux processus élémentaires. Dans cette thèse, deux problèmes distincts, qui ont pour origine de tels effets, sont discutés avec leurs applications potentielles : 1. Diffraction électronique induite par Laser (LIED) et imagerie des orbitales moléculaires ; 2. Effets collectifs dans des vapeurs denses et transparence électromagnétique induite par interaction dipôle-dipôle (DIET). La première partie de cette thèse traite du mécanisme de recollision dans des molécules linéaires simples lorsque le système est exposé à un champ laser infrarouge de forte intensité. Cette interaction provoque une ionisation tunnel du système moléculaire, conduisant à la création d'un paquet d'ondes électronique dans le continuum. Ce paquet d'ondes suit une trajectoire oscillante, dirigée par le champ laser. Cela provoque une collision avec l'ion parent qui lui a donné naissance. Ce processus de diffraction peut être de nature inélastique, engendrant la génération d'harmoniques d'ordre élevé (HHG) ou l'ionisation double non-séquentielle, ou de nature élastique, processus que l'on appelle généralement « diffraction électronique induite par laser ». La LIED porte des informations sur la molécule et sur l'état initial à partir duquel les électrons sont arrachés sous forme de motifs de diffraction formés en raison de l'interférence entre différentes voies de diffraction. Dans ce projet, une méthode est développée pour l'imagerie des orbitales moléculaires, reposant sur des spectres de photo-électrons obtenus par LIED. Cette méthode est basée sur le fait que la fonction d'ondes du continuum conserve la mémoire de l'objet à partir duquel elle a été diffractée. Un modèle analytique basé sur l'approximation de champ fort (SFA) est développé pour des molécules simples linéaires et appliqué aux orbitales moléculaires HOMO et HOMO-1 du dioxyde de carbone. L'interprétation et l'extraction des informations orbitalaires imprimées dans les spectres de photo-électrons sont présentées en détail. Par ailleurs, nous estimons que ce type d'approche pourrait être étendu à l'imagerie de la dynamique électro-nucléaire de tels systèmes. La deuxième partie de cette thèse traite des effets collectifs dans des vapeurs atomiques ou moléculaires denses. L'action de la lumière sur ces gaz crée des dipôles induits qui oscillent et produisent des ondes électromagnétiques secondaires. Lorsque les particules constitutives du gaz sont assez proches, ces ondes secondaires peuvent coupler les dipôles induits entre-eux, et lorsque cette corrélation devient prépondérante la réponse du gaz devient une réponse collective. Ceci conduit à des effets spécifiques pour de tels systèmes, comme l'effet Dicke, la superradiance, et les décalages spectraux de Lorentz-Lorenz ou de Lamb. A cette liste d'effets collectifs, nous avons ajouté un effet de transparence induite dans l'échantillon. Cet effet collectif a été appelé « transparence électromagnétique induite par interaction dipôle-dipôle ». La nature collective de l'excitation du gaz dense réduit la vitesse de groupe de la lumière transmise à quelques dizaines de mètre par seconde, créant ainsi une lumière dite « lente ». Ces effets sont démontrés pour les transitions D1 du 85Rb et d'autres applications potentielles sont également discutées
Quantum interference, coherent superposition of quantum states, are widely used for the understanding and engineering of the quantum world. In this thesis, two distinct problems that are rooted in quantum interference are discussed with their potential applications: 1. Laser induced electron diffraction (LIED) and molecular orbital imaging, 2. Collective effects in dense vapors and dipole induced electromagnetic transparency (DIET). The first part deals with the recollision mechanism in molecules when the system is exposed to high intensity infrared laser fields. The interaction with the intense field will tunnel ionize the system, creating an electron wave packet in the continuum. This wave packet follows an oscillatory trajectory driven by the laser field. This results in a collision with the parent ion from which the wave packet was formed. This scattering process can end up in different channels including either inelastic scattering resulting in high harmonic generation (HHG) and non-sequential double ionization, or elastic scattering often called laser induced electron diffraction. LIED carries information about the molecule and about the initial state from which the electron was born as diffraction patterns formed due to the interference between different diffraction pathways. In this project, a method is developed for imaging molecular orbitals relying on scattered photoelectron spectra obtained via LIED. It is based on the fact that the scattering wave function keeps the memory of the object from which it has been scattered. An analytical model based on the strong field approximation (SFA) is developed for linear molecules and applied to the HOMO and HOMO-1 molecular orbitals of carbon dioxide. Extraction of orbital information imprinted in the photoelectron spectra is presented in detail. It is anticipated that it could be extended to image the electro-nuclear dynamics of such systems. The second part of the thesis deals with collective effects in dense atomic or molecular vapors. The action of light on the vapor samples creates dipoles which oscillate and produce secondary electro-magnetic waves. When the constituent particles are close enough and exposed to a common exciting field, the induced dipoles can affect one another, setting up a correlation which forbids them from responding independently towards the external field. The result is a cooperative response leading to effects unique to such systems which include Dicke narrowing, superradiance, Lorentz-Lorenz and Lamb shifts. To this list of collective effects, one more candidate has been added, which is revealed during this study: an induced transparency in the sample. This transparency, induced by dipole-dipole interactions, is named “dipole-induced electromagnetic transparency”. The collective nature of the dense vapor excitation reduces the group velocity of the transmitted light to a few tens of meter per second resulting in 'slow' light. These effects are demonstrated for the D1 transitions of 85Rb and other potential applications are also discussed

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Dethlefsen, Mark Georg Bernhard. "Charge transfer processes of atomic hydrogen Rydberg states near surfaces." Thesis, University of Oxford, 2013. http://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:1ef5ece3-43cf-40fc-a1fd-bf7c637e2d23.

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Abstract:

When approaching a metal surface, the electronic structure of Rydberg atoms or molecules is perturbed by the surface potential and at close enough distances resonant ionisation of the Rydberg electron into the conduction band of the surface can occur. It is possible to interfere in this process and steer the ionisation distance by making use of the polarisability of the Rydberg orbital in the presence of electric fields. The resulting ions from the surface can extracted via electric fields and subsequently detected via well established ion detection schemes. The question of how this charge-transfer process is affected by different properties of the surface (both electronic and structural) represents the main aspect of the work presented in this thesis. At first, the charge transfer of atomic hydrogen Rydberg atoms with a flat gold metal surface is investigated. While such a surface might appear homogeneous, stray fields are present in its vicinity due to local variations in the surface work function. The surface ionisation process as a function of applied electric field is therefore measured experimentally and the results are compared with classical Monte-Carlo simulations (which include stray field effects). This way the possibility to utilize Rydberg states as a probe of the magnitude of such stray fields is demonstrated. To investigate the effect the surface structure can have on the ionisation process, the interaction of Rydberg atoms with surfaces covered by nanoparticles is investigated. Surface ionisation is measured at a 5 nm nanoparticle monolayer surface and it is shown that population transfer between surface- and vacuum-oriented Rydberg states occurs. In addition, results are presented, which suggest a dependence of the ionisation process on the relative size of Rydberg orbital and nanoparticle. Furthermore, charge transfer between a Rydberg state and discrete electronic states at the surface vacuum interface are investigated by performing experiments with a Cu(100) band-gap semiconductor surface. By analysing surface ionisation as a function of collisional velocity ionisation rates can be determined and are subsequently compared with theoretical predictions. The potential of identifying resonant ionisation is thereby demonstrated. Last, a new method to produce 2s atomic hydrogen via mixing of the 2s and 2p state in an electric field is proposed and first experimental results are presented, thus demonstrating viability of the idea. The experiments presented in this thesis represent the most in depth analysis of the charge-transfer process between atomic hydrogen Rydberg states and a range of different surfaces to date. As such, they demonstrate the potential of utilizing the unique properties of Rydberg states and their applicability as surface probes. In addition, these results pave the way for further experiments involving thin films or the phenomenon of quantum reflectivity.

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Heilliette, Sylvain. "Contribution à l'étude de la photodissociation de la molécule NO2 par des techniques de spectroscopie laser haute résolution en jet supersonique." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://www.theses.fr/2001GRE10107.

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Abstract:

Cette these est essentiellement consacree a l'etude theorique et experimentale en phase gazeuse des etats quantiques de la molecule no 2 situes au voisinage de sa limite de dissociation d o ( 3 ev). La comprehension de l'augmentation importante et inattendue de la densite d'etats observee en dessous de d o est la motivation de ce travail. En effet, dans le cadre des theories statistiques des reactions unimoleculaires, la densite d'etats est un parametre cle gouvernant la dynamique de la dissociation. Experimentalement, nous avons enregistre un spectre de fluorescence induite par laser juste en dessous de d o pour consolider et completer les determinations de la densite d'etats precedentes. Nous avons aussi enregistre le spectre d'absorption de no 2 juste au dessus de d o en utilisant la technique crds, basee sur la mesure du temps de declin d'une onde electromagnetique piegee dans une cavite de haute qualite, combinee avec un laser continu. Cette partie du spectre est caracterisee par des resonances lorentziennes dont la largeur reflete le taux de dissociation. Une comparaison des durees de vies experimentales avec celles calculees a partir de la theorie rrkm a ete effectuee. En outre, des experiences de crds realisees a plus basse energie ( 1,5 ev) ont permis de mettre en evidence des phenomenes non lineaires (absorption saturee, transitions a deux photons) grace a la grande densite d'energie electromagnetique piegee dans la cavite optique. Theoriquement, on s'est interesse a l'influence des interactions a grande distance sur la densite d'etats. Une methode de calcul mixte quantique-semiclassique basee sur une approche adiabatique a ete mise au point pour le calcul de la densite d'etats au voisinage d'un seuil de dissociation. En utilisant des surfaces d'energie potentielle realistes, on a montre que les interactions a grandes distances sont vraisemblablement a l'origine de l'augmentation de densite observee.

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Alcami, Ayerbe José. "Interactions synaptiques entre les interneurones de la couche moléculaire du cervelet." Thesis, Paris 5, 2013. http://www.theses.fr/2013PA05T021.

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Abstract:

Les interneurones de la couche moléculaire du cervelet (ICM: cellules en panier et cellules étoilées) sont connectés par des synapses électriques fréquentes et puissantes chez les jeunes rats et souris autour de la fin de la deuxième semaine postnatale. Les courants capacitifs des ICM montrent une composante lente qui reflète la charge des interneurones couplés électriquement. Leur analyse permet de quantifier le nombre de cellules directement couplées à une cellule et le nombre équivalent de cellules couplées (Alcami et Marty, soumis), et d'établir une difference de couplage entre les cellules en panier et les cellules étoilées pendant le développement postnatal. Elle a mené à proposer une topologie de réseau des cellules en panier. La force du couplage peut être modulée par les courants intrinsèques, dont Ih dans le domaine hyperpolarisant. Les synapses électriques modifient la propagation et les patrons d'activité dans le réseau des ICM en réponse à une excitation du réseau.L'étude de la connectivité des ICM par des synapses chimiques GABAergiques nous a mené à réexaminer les sources d'erreur des mesures d'activité électrique en configuration cellule attachée (Alcami et coll., 2012). Les mesures en cellule attachée peuvent modifier l'activité électrique des ICM en introduisant un couplage conductif entre la pipette d'enregistrement et l'intérieur cellulaire, résultant d'une combinaison de mécanismes de couplage passifs et actifs
Molecular layer interneurons of the cerebellum (MLIs: basket cells and stellate cells) are connected by frequent and strong electrical synapses in young rats and mice around the end of the second postnatal week. Capacitive currents of MLIs show a slow component that reflects the charge of electrically-coupled MLIs. The analysis of capacitive currents makes it possible to quantify the number of directly connected cells and the equivalent number of coupled cells (Alcami and Marty, submitted). They were used to show a difference in coupling between basket and stellate cells and propose a model of the basket cell coupled network. Electrical coupling strength can be modulated by intrinsic currents, like the h current in the hyperpolarizing range. Electrical synapses modify the propagation and the patterns of activity in the MLI network, when the network is excited.The study of connectivity of MLIs by chemical GABAergic synapses led us to reevaluate the sources of error of cell-attached recordings (Alcami et al., 2012). Cell-attached measurements can modify cellular electrical activity of MLIs, by introducing a conductif coupling between the recording pipette and the cell interior, resulting from a combination of passive and active coupling

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Dubois, Jonathan. "Electron dynamics for atoms driven by intense and elliptically polarized laser pulses." Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0297.

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Abstract:

Assujettir des atomes ou des molécules à des impulsions lasers de fortes intensités done lieu à une variété de phénomènes hautement non-linéaires, tels que par exemple l'ionisation des électrons et la radiation de photons de hautes fréquences. Les distributions des vitesses des électrons ionisés ou des fréquences des photons radiés encodent des informations pertinentes sur les atomes ou les molécules ciblés à l'échelle temporelle naturelle des électrons, l'attoseconde-qui est un millionième, d'un millionième, d'un millionième d'une seconde. Comprendre la dynamique des électrons ionisés ainsi qu'identifier les mécanismes de radiation de hautes fréquences sont des étapes essentielles afin d'interpréter et décoder les informations cryptées dans les mesures expérimentales.Dans cette thèse, des atomes soumis à des impulsions lasers de fortes intensités polarisées elliptiquement dans le régime infra-rouge sont étudiés théoriquement. Malgré leur nature fondamentalement quantique dans les atomes, les électrons manifestent certains comportements classiques lorsqu'ils sont sujets à des impulsions lasers de fortes intensités. Nous exploitons ces traits classiques pour comprendre et illustrer, à l'aide des trajectoires, les mécanismes physiques en jeu afin d'interpréter les résultats expérimentaux. Après ioniser, le mouvement des électrons est analysé en utilisant des techniques issues de la dynamique non-linéaire. Ce travail de thèse démontre la complémentarité de la mécanique quantique et de la dynamique non-linéaire pour comprendre et illustrer des mécanismes impliqués lorsque des atomes sont sujets à des impulsions lasers de fortes intensités polarisées elliptiquement
Subjecting atoms or molecules to intense laser pulses gives rise to a variety of highly nonlinear phenomena, such as for instance the ionization of electrons and the radiation of high-frequency photons. The distributions of the velocity of the ionized electrons of the frequency of the radiated photons measured at the detector encode relevant informations on the target atoms and molecules at the natural time scale of the electrons, the attosecond-that is, million, million, millionths of a second. Understanding the dynamics of the ionized electrons and identifying the mechanisms of high-frequency radiation are essential steps toward interpreting and decoding the informations encrypted in the experimental measurements.In this thesis, atoms subjected to intense and elliptically polarized laser fields in the infrared regime are theoretically studied. Despite their fundamental quantal nature in atoms, electrons display some classical behaviors when subjected to intense laser pulses. We exploit these classical features to understand and picture, with the help of trajectories, the physical mechanisms at play in order to interpret experimental measurements. After ionizing, the motion of the electrons is analyzed using techniques from nonlinear dynamics. This thesis work demonstrates the complementarity of quantum mechanics and nonlinear dynamics for understanding and illustrating the mechanisms involved when atoms are subjected to intense and elliptically polarized laser pulses

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Ruf, Hartmut. "Dynamique moléculaire par imagerie attoseconde." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00803390.

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Abstract:

Depuis sa première observation, la génération d'harmoniques d'ordre élevé (GHOE) dans les gaz a demontré son importance, ouvrant la voie à la science attoseconde. Cette technique produit un rayonnement impulsionnel XUV qui s'étend dans le domaine spectral intermédiaire entre l'ultraviolet et les rayons X. Ces impulsions attosecondes donnent accès à des résolutions temporelles extrêemes, permettant ainsi d'observer des dynamiques électroniques dans des atomes ou des molécules. En effet le processus de généneration d'harmonique repose sur l'oscillation de paquets d'électrons attosecondes issus des molécules, accélérés par le champ de laser intense et se recombinant radiativement avec leurs ions moléculaires parents. Ainsi, le rayonnement harmonique émis lors de la recombinaison permet d'encoder l'information structurale sur le ou les orbitales impliquées avec une résolution spatiale de l'ordre l'Angström et temporelle femtoseconde ou attoseconde. La génération d'harmonique peut être utilisée comme signal de sonde dans des expériences de spectroscopie pompe-sonde résolue en temps. Ces expériences de spectroscopie harmoniques permettent d'étudier la structure des orbitales et les dynamiques moléculaires ultra-rapides. L'objectif de cette thèse est d'utiliser le processus de la GHOE, pour sonder les processus fondamentaux qui interviennent dans les atomes, les molécules et la matière condensée. Tout d'abord, pour comprendre comment extraire des informations dynamiques ou structurelles sur les orbitales à partir du signal harmonique nous avons étudié un système simple et connu: l'argon. Une nouvelle approche théorique développée par Fabre et Pons a permis de reproduire fidèlement l'expérience. Nous avons continué à étudier la structure et la dynamique moléculaire dans N2 et CO2. Les molécules issues d'un jet supersonique Even-Lavie qui permettait d'obtenir des températures rotationelles de moins de 10K ont été alignées par laser avec un fort degré d'alignement. Ce type de jet permet d'améliorer la sensibilité à la structure des orbitales impliquées et d'identifier la contribution de plusieurs orbitales. Ensuite nous avons utilisé la sensibilité de la génération des harmoniques d'ordre élevé à la structure des orbitales moléculaires pour sonder la dynamique complexe du NO2 excité autour d'une intersection conique. Nous avons appliqué la méthode du réseau d'excitation transitoire qui permet d'améliorer la sensibilité aux molécules excitées. Nous avons donc mené une étude dans les agrégats. A l'aide d'une étude différentielle en température et d'une méthode de cartographie spectrale et spatiale, nous avons pu isoler la contibution des grands agrégats. Notre analyse suggère un nouveau mécanisme de génération par des agrégats et permet même une estimation de la longeur de corrélation des électrons dans les agrégats. Ce manuscrit se termine avec la présentation d'une ligne de lumière XUV. Cette technique consiste à utiliser le rayonnement XUV fs produit par la GHOE comme impulsion sonde pour ioniser des fragments de dissociation moléculaire à l'aide d'une transition à un photon.

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Prigent, Christophe. "L'émission X : un outil et une sonde pour l'interaction laser - agrégats." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/hal-00008123.

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Abstract:

In intense laser – cluster interaction, the experimental results show a strong energetic coupling between radiation and matter. We have measured absolute x – ray yields and charge state distributions under well control conditions as a function of physical parameters governing the interaction; namely laser intensity, pulse duration, wavelength or polarization state of the laser light, the size and the species of the clusters (Ar, Kr, Xe). We have highlighted, for the first time, an intensity threshold in the x – ray production very low (~ 2.1014 W/cm2 for a pulse duration of 300 fs) which can results from an effect of the dynamical polarisation of clusters in an intense electric field. A weak dependence with the wavelength (400 nm / 800 nm) on the absolute x – ray yields has been found. Moreover, we have observed a saturation of the x – ray emission probability below a critical cluster size.

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Ferré, Amelie. "Etude des dynamiques moléculaires sondées par générations d'harmoniques d'ordres élevés." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0165/document.

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Abstract:

Grâce à ses propriétés (cohérence, brillance, durée), le rayonnement XUV femtoseconde produit par génération d'harmoniques d'ordre élevé est utilisé comme un processus de sonde pour l'étude de dynamiques atomiques et moléculaires, avec une bonne résolution spatiale et temporelle (femtoseconde voire attoseconde). Ainsi, des dynamiques rotationnelles ont été résolues sur des petits systèmes moléculaires (N2, CO2). Les travaux de cette thèse ont consisté à étendre les méthodes de spectroscopie harmoniques et les appliquer à des systèmes moléculaires complexes d'intérêt femtochimique. Parmi elles, nous présenterons la génération d'harmoniques à deux sources, le réseau transitoire d'excitation ou encore la génération d'harmoniques à deux couleurs. Ces techniques nous ont permis de résoudre des dynamiques femtosecondes dans N2O4 et SF6. La HHG est aussi utilisée comme source de rayonnement XUV, en jouant le rôle d'impulsion pompe lors d'expériences de type pompe-sonde. Cette approche a été utilisée pour l'étude du dichroïsme circulaire de photoélectrons de molécules chirales ionisées par un champ XUV harmonique de polarisation quasi circulaire. Nous nous attarderons à détailler la découverte de cette nouvelle source XUV femtoseconde de polarisation quasi circulaire
High harmonic generation (HHG) spectroscopy has proven to be a promisingtool (like probe in pump-probe experiments) in revealing the atomic and molecular dynamicswith the potential for subangstrom spatial resolution and subfemtosecond temporalresolution. Then, rotational dynamics have been resolved on small molecular systems (N2,CO2). This thesis looks to extending HHG spectroscopy methods to probe the structureand the dynamic of complex molecular systems. We will describe the two sources highharmonic generation, the transient grating of excitation and the two-color high harmonicgeneration. We enable to resolve the femtosecond nuclear dynamics in N2O4 and SF6. HHGis also used like a XUV radiation source, playing the role of pump pulse. This approach hasbeen used for the study of photoelectron circular dichroism. An XUV harmonic field witha quasi-circular polarization ionizes chiral molecules. In this manuscript, we will developthis new femtosecond XUV and quasi circular polarization radiation

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Mahmoudi, Asaïd. "Etude des spectres infrarouges à haute résolution des bandes de V2, de D20, HD0 et N02." Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066271.

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Abstract:

Etude des bandes fondamentales nu2 de HDO, D2O et No2, ainsi que du spectre de rotation pure de no2 conduisant à la détermination de niveaux d’énergie et d'intensité précis. Obtention des constantes rotationnelles des états (010) des molécules D2O et HDO, ainsi que du moment de transition de la bande nu2 de D2O

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Ring, Hubertus. "Régularité et chaos : étude de la molécule de disulfure de carbone (CS2) par spectroscopie de fluorescence et double résonance infrarouge-ultraviolet." Université Joseph Fourier (Grenoble), 1997. http://www.theses.fr/1997GRE10075.

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Abstract:

Depuis la mise en evidence de la transition vers le chaos vibrationnel dans l'etat electronique fondamental de la molecule de bisulfure de carbone, il semblait impossible d'attribuer des niveaux vibrationnels situes au dessus de cette limite. Grace a une excitation plus selective, des progressions regulieres et identifiables ont ete observees jusqu'a tres haute energie, avant l'apparition d'un regime plus perturbe, par la methode de spectroscopie de fluorescence dispersee induite par laser. Les progres experimentaux reposent entre autres sur l'utilisation d'un nouveau laser cu/hbr comme laser de pompe et d'une camera ccd refroidie a l'azote liquide. La grande sensibilite et la possibilite de travailler a haute resolution ont permis egalement d'observer des anomalies rotationnelles, dues a l'interaction entre rotation et vibration. Ainsi, la resonance du type l fait apparaitre un systeme supplementaire de niveaux vibrationnels en emission, ce qui a permis de determiner pour la premiere fois le parametre de ce couplage sur un tres grand domaine spectral. Dans le but d'etudier les etats electroniques excites de la molecule de bisulfure de carbone et leur interaction avec l'etat fondamental, une experience de double resonance infrarouge - ultraviolet a ete construite et mise en oeuvre. Elle utilise un laser a monoxide de carbone et la chaine laser composee du laser cu/hbr et d'un laser a colorant double en frequence. Grace a sa grande selectivite, cette technique permet de s'affranchir de la congestion rotationnelle dans les etats excites et de simplifier les spectres.

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Cunha, de Miranda Barbara Kelly. "Estudo da fotoionização de radicais e reações íon-molécula de interesse planetário, através de radiação VUV síncrotron e laser." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112109/document.

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Abstract:

Ce travail a pour motivation de fournir des données expérimentales importantes pour l'interprétation de la chimie des ionosphère planétaires, en particulier pour le plus grand satellite de Saturne, Titan. On s'intéresse spécifiquement à la réactivité des espèces ioniques excitées. Cette thèse porte, d'une part, sur des expériences de préparation des cations (CH3+ et CF3+) sélectionnés en énergie interne par photoionisation VUV d'espèces neutres, et d'autre part, sur des réactions de cations sélectionnés en énergie interne avec des molécules, O+ avec CH4 et N+(3P) avec C3H4, C3H6 et C3H8.L'étude de la préparation des cations CH3+ et CF3+ sélectionnés dans des niveaux vibrationnels a été réalisée par la technique de coïncidence TPEPICO et du rayonnement VUV synchrotron à SOLEIL. Un spectromètre de type PFI-ZEKE qui permet d'atteindre une résolution de 0.84 cm-1 a été construit pour la réalisation d'études complémentaires avec le rayonnement laser VUV du Centre Laser de l'Université Paris Sud (CLUPS), à Orsay en France.Les expériences pour la détermination de l'influence de l'excitation du cation O+ (2S,2D,2P) sur sa réactivité avec le méthane ont été réalisées par les techniques de coïncidence TPEPICO et de guides d'ions. Elles ont été réalisées sur la ligne de rayonnement VUV DESIRS du synchrotron SOLEIL. Les études pour déterminer la constante de vitesse et les rapports de branchement entre produits des réactions de N+(3P) avec C3H4, C3H6 et C3H8 ont été réalisées par l'utilisation de la technique SIFT sur un montage de type commercial de petite taille à l'Institut de Physico-Chimie J. Heyrovský à Prague, en République Tchèque
This work has the motivation to provide experimental data relevant to the interpretation of the chemistry of planetary ionospheres, particularly for the largest satellite of Saturn, Titan. Here we have a particular interest in studying the reactivity of excited ionic species. The first part of this work concerns the production of CH3+ and CF3+ state selected cations by VUV photoionization of neutral species and the second part, the reactions of state selected cations with molecules: O+ with methane and N+(3P) with C3H4, C3H6 and C3H8.The study of the preparation of the CH3+ and CF3+ cations in selected vibrational levels was performed by using the TPEPICO coincidence technique and VUV radiation at the french synchrotron, SOLEIL. A PFI-ZEKE spectrometer, that allowed us to obtain a resolution down to 0.84 cm-1, was constructed to conduct additional studies involving laser VUV radiation at the Laser Center of the University Paris Sud XI, at Orsay in France.Experiments to determine the influence of the O+ (2S,2D,2P) cation excitation on its reaction with methane were performed using the TPEPICO coincidence and the guide ion beam technique. These experiments were performed on the VUV DESIRS beamline at the synchrotron SOLEIL. Rate constants and products branching ratio for the reacion of N+(3P) with C3H4, C3H6 and C3H8 were measured with the SIFT technique in a small commercial apparatus at the Institute of Physical Chemistry J. Heyrovský in Prague, Czech Republic
Este trabalho tem como motivação fornecer dados experimentais importantes para a interpretação da química de ionosferas planetárias, em particular para o maior Satélite de Saturno, Titan. Aqui temos o interesse específico pelo estudo de reatividades de espécies iônicas excitadas. Uma parte deste trabalho consistiu de experiências de preparação de cátions (CH3+ e CF3+) selecionados em energia interna via a fotoionização VUV de espécies neutras e de reações de cátions selecionados em massa e energia interna com moléculas (O+ com metano e N+(3P) com C3H4, C3H6 e C3H8).O estudo de preparação dos cátions CH3+ e CF3+ selecionados energia interna (vibracional) foi realizado pela utilização da técnica de coincidência TPEPICO com a radiação VUV do síncrotron SOLEIL. Um espectrômetro do tipo PFI-ZEKE que nos permite obter uma resolução de até 0.84 cm-1 foi construído para a realização de estudos complementares envolvendo a radiação VUV laser do Centro de Laser da Universidade Paris Sud XI, em Orsay na França.Experiências para determinar a influência da excitação do cátion O+ (2S,2D,2P) na produção de íons devido a sua reação com o metano foram realizadas com a utilização da técnica de coincidência TPEPICO e da técnica de guia de íons. Estes experimentos foram realizados na linha de radiação VUV DESIRS do síncrotron SOLEIL. Estudos de determinação de constantes de velocidade e dos produtos formados da reação N+(3P) com C3H4, C3H6 e C3H8 foram realizados a partir da utilização da técnica SIFT em uma montagem do tipo comercial de pequeno porte no Instituto de Físico-Química J. Heyrovský em Praga, na República Checa

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Beaulieu, Samuel. "Probing femtosecond and attosecond electronic and chiral dynamics : high-order harmonic generation, XUV free induction decay, photoelectron spectroscopy and Coulomb explosion." Thesis, Bordeaux, 2018. http://www.theses.fr/2018BORD0063/document.

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Abstract:

Ce manuscrit de thèse s'articule autour de l'étude de l'interaction entre des impulsions lumineuses ultra brèves et des atomes ainsi que des molécules polyatomiques et chirales en phase gazeuse. En utilisant des techniques développées en physique attoseconde ainsi qu'en femtochimie, notre objectif général est de parvenir à une meilleure compréhension des dynamiques ultrarapides photoinduites dans la matière. Pour ce faire, nous avons développé des sources de lumière à ultra brèves dans le proche infrarouge et l’infrarouge moyen, qui ont été utilisées pour construire une source de rayons X dans la fenêtre de l’eau, basée surla génération d'harmoniques d’ordre élevé (GHOE), ainsi que pour l’étude de nouveaux canaux de GHOE impliquant des états hautement excités (Rydberg). Cette dernière étude a démontré une émission harmonique via l'ionisation depuis des états de Rydberg et la recombinaison radiative sur l'état fondamental, attirant ainsi notre intérêt pour le rôle des états de Rydberg en physique des champs forts. Cela nous a conduit à étudier la décroissance libre de l’induction XUV de paquets d'ondes électroniques comme une nouvelle technique de spectroscopie 2D. De plus, nous avons découvert que l'interaction entre un laser intense et un atome préparé dans une superposition cohérente d'états électroniques peut conduire à la génération de lignes hyper-Raman concomitantes avec la GHOE standard. Ce mécanisme avait été prédit lors des premiers calculs théoriques de GHOE, mais n'avait jamais été démontré expérimentalement. Par la suite, nous nous sommes intéressé à l’étude de systèmes moléculaires, dans lesquelles une excitation électronique induite par la lumière peut déclencher des dynamiques nucléaires. Nous avons étudié la photo isomérisation non-adiabatique de l’acétylène cationique en vinylidène cationique ainsi que le contrôle cohérent de la localisation électronique lors de la photodissociation de H2+. La simplicité de ces systèmes moléculaires a permis la comparaison des résultats expérimentaux avec des calculs théoriques de pointe,révélant l'importance du couplage entre les degrés de liberté nucléaires et électroniques lors de dynamiques moléculaires photoinduites.Un autre pilier majeur de cette thèse est l'étude de l'ionisation de molécules chirales avec des impulsions chirales. On sait depuis les années 70 que l'ionisation d'un ensemble de molécules chirales aléatoirement orientées, en utilisant une impulsion polarisée circulairement, conduit à une forte asymétrie avant-arrière dans le nombre de photoélectrons émis, selon l'axe de propagation de la lumière (DichroismeCirculaire de Photoélectron, DCPE). Avant cette thèse, le DCPE a été largement étudié à l’aide du rayonnement synchrotron (ionisation à un photon) et a récemment été démontré avec des lasers femtoseconde, via des schémas d'ionisation multiphotonique. Dans cette thèse, nous avons montré que le DCPE est un effet universel, c'est-à-dire qu'il émerge dans tous les régimes d'ionisation: l'ionisation àun photon, l'ionisation à multiphonique, l'ionisation au-dessus du seuil ainsi que l’ionisation par effet tunnel. Ensuite, nous avons démontré que la combinaison d’approches standard de femtochimie et du DCPE peuvent être utilisées pour suivre des dynamique de molécules chirales photoexcitées. En utilisant des approches expérimentales similaires, avec des séquences d'impulsions ayant des états de polarisation contre-intuitifs, nous avons démontré un nouvel effet chiroptique, appelé Dichroïsme Circulaire de Photoexcitation (DCPX), qui est décrit par un courant électronique directionnel et chirosensible, lorsque plusieurs niveaux sont peuplés de manière cohérente avec de la lumière chirale. Enfin, nous avons introduit une perspective temporelle à la photoionisation chirale en mesurant l'asymétrie avant arrièredes retards de photoionisation dans les molécules chirales photoionisées par des impulsions lumineuses chirales
This thesis manuscript is articulated around the investigation of the interaction between ultrashort light pulses and gas-phase atoms, polyatomic and chiral molecules. Using the toolboxes developed in attosecond and strong-field physics as well as in femtochemistry, our general goal is to reach a better understanding of subtle effects underlying ultrafast light-induced dynamics in matter.To do so, we developed cutting-edge near-infrared and mid-infrared few-cycle light sources, which were used to build a water-window soft-X-ray source based on high order harmonic generation (HHG), as well as to study new HHG channels involving highly-excited (Rydberg) states. The latter study revealed a delayed HHG emission from the ionization of Rydberg states and radiative recombination onto the electronicground state, triggering our interest in the role of Rydberg states in strong-field physics. This led us to investigate the laser-induced XUV Free Induced Decay from electronic wave packets as a new background-free 2D spectroscopic technique.More over, we have found out that strong-field interaction with a well prepared coherent superposition of electronic states led to the generation of hyper-Ramanlines concomitant with standard high-order harmonics. These spectral features were predicted in the early-days theoretical calculations of HHG but had never been reported experimentally.After these experiments in rare gas atoms, we moved to molecular targets, in whichlight-induced electronic excitation can trigger nuclear dynamics. Using simple benchmark molecules, we have studied dynamics involving the participation of both nuclear and electronic degrees of freedom: first, we studied the ultrafast non adiabatic photoisomerization of the acetylene cation into vinylidene cation, andsecond, we investigated the coherent control of electron localization during molecular photodissociation of H2+. The simplicity of these molecular targets enabled the comparison of the experimental results with state-of-the-art theoretical calculations,revealing the importance of the coupling between nuclear and electronic degrees of freedom in photoinduced molecular dynamics.The other major pillar of this thesis is the study of ionization of chiral molecules usingchiral light pulses. It has been known since the 70s that the ionization from an ensemble of randomly oriented chiral molecules, using circularly polarized light pulse,leads to a strong forward-backward asymmetry in the number of emitted photoelectrons, along the light propagation axis (Photoelectron Circular Dichroism,PECD). Prior to this thesis, PECD was widely studied at synchrotron facilities (single photonionization) and had recently been demonstrated using table-top lasers in resonant-enhanced multiphoton ionization schemes. In this thesis, we have shownthat PECD is a universal effect, i.e. that it emerges in all ionization regimes, from single photon ionization, to few-photon ionization, to above-threshold ionization, up to the tunneling ionization regime. This bridges the gap between chiral photoionizationand strong-field physics. Next, we have shown how the combination of standard femtochemistry approaches and PECD can be used to follow the dynamics of photoexcited chiral molecules using time-resolved PECD. Using similar experimental approaches, but by using pulse sequences with counter-intuitive polarization states,we have demonstrated a novel electric dipolar chiroptical effect, called Photoexcitation Circular Dichroism (PXCD), which emerges as a directional and chirosensitive electron current when multiple excited bound states of chiral molecules are coherently populated with chiral light. Last, we introduced a time-domain perspective on chiral photoionization by measuring the forward-backward asymmetry of photoionization delays in chiral molecules photoionized by chiral light pulses. Our work thus carried chiral-sensitive studies down to the femtosecond and attosecond ranges

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Sergeeva, Yulia. "Complexes ADN/polycation en solution et aux interfaces en tant que vecteurs de transfection non viraux de pointe." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01064224.

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Abstract:

Ma thèse a porté sur des complexes de polyélectrolytes en solution et en films LbL pour la transfection de cellules et le contrôle des interactions cellule-surface. Il est possible de doser un agent de transfection et de l'ADN plasmidique dans des films LbL en ajustant le nombre de couches. Les efficacités de transfection avec différentes lignées cellulaires ont été au moins aussi bonnes que celles rapportées dans la littérature, mais sont restées globalement faibles. Différents nanobags ont également été systématiquement testés menant à un protocole de transfection très efficace avec une faible cytotoxicité pour des fibroblastes humains qui sont difficiles à transfecter. Nous avons pu identifier les architectures LbL qui permettent de contrôler l'adhésion cellulaire même en présence de sérum. Cela nous a permis d'introduire une nouvelle technique pour le suivi in situ de la transfection par QCM-D en suivant la mobilité du cytosquelette qui sera poursuivie dans un futur projet.

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Russell, James Cooper. "Molecular Beam Studies of Energy Transfer in Molecule Surface Interactions." Doctoral thesis, 2011. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B081-6.

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Karimi, Reza. "Fragmentation Dynamics of Triatomic Molecules in Femtosecond Laser Pulses Probed by Coulomb Explosion Imaging." Thesis, 2013. http://hdl.handle.net/10012/7617.

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Abstract:

In this thesis we have utilized few-cycle pulses in the range 10-15s, to initiate CE to allow us to image the structure, dynamics, and kinetics of ionization and dissociation of triatomic molecules. We have made a series of measurements of this process for CO2 and N2O, by varying the laser pulse duration from 7 to 500 fs with intensity ranging from 2.5×1014 to 4×1015 (W/cm2), in order to identify the charge states and time scales involved. This is a new approach in CEI introducing a multi-dimensional aspect to the science of non-perturbative laser-molecule interaction. We refer to this approach as FEmtosecond Multi-PUlse Length Spectroscopy (FEMPULS). The use of a time and position sensitive detector allow us to observe all fragment ions in coincidence. By representing the final fragmentation with Dalitz and Newton plots, we have identified the underlying break up dynamics. Momentum conservation has been used to extract the correlated fragment ions which come from a single parent ion. This is achieved by considering that the total momentum of all correlated fragments must add up to zero. One of the main outcomes of our study is observation of charge resonance enhanced ionization (CREI) for triatomic molecules. In the case of CO2, we found that for the 4+ and higher charge states, 100 fs is the time scale required to reach the critical geometry RCO= 2.1Å and ӨOCO =163º (equilibrium CO2 geometry is RCO= 1:16Å and ӨOCO =172º. The CO23+ molecule, however, appears always to begin dissociation from closer than 1.7 Å indicating that dynamics on charge states lower than 3+ is not sufficient to initiate CREI. Finally, we make quantum ab initio calculations of ionization rates for CO2 and identify the electronic states responsible for CREI. Total kinetic energy (KER) has been measured for channels (1, 1, 1) to (2, 2, 2) and it was found that the (1, 1, 1) channel is not Coulombic, while (2, 2, 2) channel is very close to Coulombic (KER close to 90% of the coulombic potential). As another outcome of our study, for the case of N2O, we observed for the first time that there are two stepwise dissociation pathways for N2O3+: (1) N2O3+ → N++ NO2+ → N+ + N++ O+ and (2) N2O3+ → N22++O+ → N+ + N++ O+ as well as one for N2O4+ → N2++ NO2+ → N2+ + N++ O+. The N22+ stepwise channel is suppressed for longer pulse length, a phenomenon which we attribute to the influence which the structure of the 3+ potential has on the dissociating wave packet propagation. Finally, by observing the KER for each channel as a function of pulse duration, we show the increasing importance of CREI for channels higher than 3+.

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Carter, Jeffrey David. "An apparatus for studying interactions between Rydberg atoms and metal surfaces." Thesis, 2007. http://hdl.handle.net/10012/3339.

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Abstract:

A system suitable for studying interactions between ⁸⁷Rb Rydberg atoms and metal surfaces has been constructed. This thesis describes the design and construction of the apparatus, and some test results. Atoms in a vapor cell magneto-optical trap are transferred to a macroscopic Ioffe-Pritchard trap, where they will be RF evaporatively cooled and loaded into a magnetic microtrap (atom chip). Confinement of cold clouds at controllable distances (5–200 μm)} from a metal surface is possible. The effects of atom-surface interactions can be studied with Rydberg atom spectroscopy. Some functionality of the apparatus has been demonstrated. Approximately 1.5×10⁷ atoms were loaded into a mirror MOT, and about 6×10⁶ atoms were optically pumped to the |F=2, m_F=2> hyperfine ground state and confined in a macroscopic Ioffe-Pritchard trap. The temperature of the cloud in the trap was 42 ± 5 μK, and the 1/e lifetime is 1–1.5 s. Forced RF evaporation has been used to measure the magnetic field at the trap minimum, but RF evaporative cooling has not yet been demonstrated.

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Dissertations / Theses on the topic 'Laser Molecular Interactions'

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