I. Dynamique de systèmes moléculaires complexes

1) Modélisation de processus aux interfaces pour l'atmosphère

a. Photodissociation à la surface des glaces 

La photodynamique des molécules adsorbées sur la glace est décrite à l'aide de méthodes de trajectoires quasi classiques et de paquets d'ondes quantiques (TDWP, MCTDH) dépendants du temps. L’influence du désordre de surface sous l’effet de la température est également pris en compte de façon statistique. (S. Woittequand, D. Duflot, M. Monnerville, B. Pouilly, C. Toubin, S. Briquez, and H.-D. Meyer, The Journal of Chemical Physics 127, 164717 (2007)[DOI: 10.1063/1.2799519]& S. Woittequand, C. Toubin, M. Monnerville, B. Pouilly, S. Briquez, and S. Picaud, Surface Science 601, 3034  (2007)[DOI:10.1016/j.susc.2007.05.006]).

Photodissociation de HF sur une surface de glace hexagonale à 0 K

Section efficace de photodissociation de HF sur une surface de glace hexagonale à 0 K




b. Organisation de particules d'aérosols modèles

Palmitic acid coated salt at 30% RH

Les simulations de dynamique moléculaire classique associées à la paramétrisation de champs de force (Gromacs, Polaris (MD)…) sont utilisées pour caractériser l'organisation moléculaire à la surface de particules d'aérosol modèles. (J. Lovrič, D. Duflot, M. Monnerville, C. Toubin, and S. Briquez, J. Phys. Chem. A 120, 10141 (2016) [DOI:10.1021/acs.jpca.6b07792). 

Les données extraites des simulations de dynamique moléculaire peuvent aussi être comparées à des données expérimentales. (DOI:10.1039/C8CP04151B) pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cp/c8cp04151b.




c. Réactivité hétérogène à la surface des aérosols

Des calculs soit de dynamique moléculaire Ab Initio (AIMD) soit hybrides Mécanique Quantique / Mécanique Moléculaire (QM / MM) nous permettent d’étudier la réactivité hétérogène en considérant un environnement explicite (particules d’aérosols de taille nanométrique).

(e) Spectroscopie UV de composés d’intérêt atmosphérique.

Calcul de la section efficace absolue de l'ion C60pour différentes températures électroniques, obtenue avec la théorie de la fonction de densité en fonction du temps en temps réel (rt-TD-DFT), voir https://www.synchrotron-soleil.fr/en/news/soleil -highlights-2017. (S. Douix, D. Duflot, D. Cubaynes, J.-M. Bizau, and A. Giuliani, J. Phys. Chem. Lett. 8, 7 (2017) [DOI : 10.1021/acs.jpclett.6b02558]).

2) Données de physique moléculaire pour l'astrophysique

a. Collisions réactives

L’amélioration des modèles astrophysiques de physico-chimie du milieu interstellaire nécessite des données cinétiques précises comme les sections efficaces de photodissociation ou encore les constantes de vitesse de réactions élémentaires clefs. Dans de nombreux cas, où plusieurs radicaux sont mis en jeux par exemple, les calculs théoriques sont les seuls moyens permettant d’obtenir ces données. Dans l’équipe PCMT, nous développons des codes de trajectoires quasi-classiques (QCT) et de paquets d'ondes quantiques dépendants du temps (TDWP) afin d'étudier la dynamique de collisions réactives ainsi que celle des processus de photodissociation. Nous avons par exemple étudié récemment tant au niveau classique que quantique, la réaction Si(3P) + OH(X2Π) → SiO(X1Σ+) + H(2S) qui est la principale voie de formation du SiO interstellaire en phase gazeuse. La molécule SiO est considéré par les astrophysiciens comme un traceur des régions froides du milieu interstellaire et joue donc un rôle important. En plus de la constante de vitesse de réaction k(T), pour tout un domaine de température [10 - 500 K], de nombreux autres résultats comme les sections efficaces intégrales et les distributions d'énergie rovibrationnelle du produit SiO ont été obtenus. La constante de vitesse quantiques est globalement en accord avec celle obtenue par l’approche classiques mais diffère de manière significative de la valeur indépendante de la température actuellement utilisée dans les bases de données astrochimiques. Cette différence montre l’intérêt de nos approches théoriques pour les modèles de physicochimie du milieu interstellaire. 

A. Rivero Santamaría, F. Dayou, J. Rubayo-Soneira, and M. Monnerville, J. Phys. Chem. A 121, 1675 (2017); DOI:10.1021/acs.jpca.7b00174 ;.
A. Rivero Santamaría, P. Larregaray, L. Bonnet, F. Dayou, and M. Monnerville, J. Phys. Chem. A 123, 7683 (2019); DOI :10.1021/acs.jpca.9b04699

b. Adsorption sur des glaces, spectroscopie et potentiel d'ionisation

Nous effectuons des prédictions à partir de calculs classiques de dynamique moléculaires et hybrides QM/MM d'énergies d'adsorption, de barrières de diffusion, d'énergies d'ionisation de molécules ou de radicaux sur des glaces cristallines et amorphes. (E. Michoulier, J. A. Noble, A. Simon, J. Mascetti, and C. Toubin, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 8753 (2018) [DOI: 10.1039/C8CP00593A]; E. Michoulier, N. Ben Amor, M. Rapacioli, J. A. Noble, J. Mascetti, C. Toubin, and A. Simon, Phys. Chem. Chem. Phys. 20, 11941 (2018) [DOI:10.1039/C8CP01175C]).