Dynamique vibrationnelle sondée par échos de photons de DCl et des complexes (DCl)x(N2)n piégés en matrice cryogénique

Vibrational dynamics probed by photon echoes of DCl and (DCl)x(N2)n complexes trapped in cryogenic matrices

• Auteur / Autrice : Arnaud Cuisset
• Direction : Claudine Crepin-Gilbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Spectroscopie infrarouge

Transferts V-V

Liaison hydrogène

Résumé

Explorer la dynamique vibrationnelle, dans l'état électronique fondamental, de systèmes piégés en matrice cryogénique est une approche pertinente pour décrire des interactions spécifiques entre une molécule et son environnement. Cette dynamique vibrationnelle a été sondée par des expériences d'échos de photons utilisant le Laser à Electrons Libres du Centre Laser Infrarouge d'Orsay. Ces expériences permettent d'une part de mesurer directement le temps de déphasage vibrationnel T2 extrêmement sensible aux interactions avec l'environnement et d'autre part, d'étudier la diffusion spectrale induite par les transferts d'énergie vibrationnelle entre molécules piégées. Nous avons choisi un système simple et spectroscopiquement bien connu : DC1 piégé en matrice qui nous permet, dans un même échantillon, de tester différentes interactions. Dans l'azote solide, les échos de photons ont permis d'obtenir une description complète de la dynamique vibrationnelle du monomère DC1. Les résultats soulignent l'interaction non négligeable entre la vibration sondée et la matrice d'azote. Dans cette matrice, les signaux résolus en temps obtenus par excitation des dimères et trimères montrent une claire influence d'une liaison hydrogène faible sur la dynamique vibrationnelle. Par ailleurs, des expériences en matrice d'argon ont été réalisées en sondant principalement des espèces (DCl)X complexées avec une ou plusieurs molécules d'azote. La comparaison avec les résultats en matrice d'azote permet de constater une forte différence entre les effets de complexation et les effets de solide sur la dynamique vibrationnelle.

Vibrational dynamics in the ground electronic state of molecules trapped in cryogenic matrices is a relevant approach for the description of the specific interactions between a molecule and its surrounding. This vibrational dynamics was probed by photon echoes experiments using the Free Electron Laser of C. L. I. O (Centre Laser Infrarouge d'Orsay). Theses experiments make it possible on the one hand a direct measurement of the vibrational dephasing time T2, extremely sensitive to the interactions with the environment and on the other hand, a study of the spectral diffusion induced by vibrational energy transfer processes between the trapped molecules. We have chosen a simple system with a well-known spectroscopy: DC1 trapped in matrices. With this system, we are able to study within the same sample different species and to probe different interactions. In solid N2, photon echoes give a complete decription of monomer vibrational dynamics. The time-resolved signals obtained by excitation of dimers and trimers exhibit a clear influence of hydrogen bond on vibrational dynamics. In addition, experiments in argon matrix were realized probing mainly the (DC1)X-(N2)n complexes. The comparison with the results in solid nitrogen points out the strong difference between complexation effects and matrix effects on vibrational dynamics.