Formation de molécules organiques complexes par des processus radicalaires

Complex organic molecule formation from radical reactivity in interstellar ices

• Auteur / Autrice : Yohann Layssac
• Direction : Fabrice Duvernay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences chimiques (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (Marseille ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Véronique Vuitton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Céline Toubin, Marlène Martinho
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu Bertin, Hervé Cottin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matière interstellaire

Espace extra-atmosphérique

Spectroscopie de résonance paramagnétique électronique

Spectrométrie de masse

Fourier, Spectroscopie infrarouge à transformée de

Astrophysique moléculaire

Cosmochimie

Mots clés libres

Astrochimie

Réactivité radicalaire

Glaces interstellaires

Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier

Spectrométrie de masse

Spectroscopie à résonance paramagnétique électronique

Astrochemistry

Radical induced reactivity

Interstellar ices

Fourier transform infrared spectroscopy

Mass spectrometry

Electron paramagnetic resonance spectroscopy

Résumé

Afin de mieux comprendre la chimie du milieu interstellaire (MIS), nous avons simulé au laboratoire les processus thermiques et énergétiques ayant lieu dans les zones de formation d’étoiles au moyen d’une expérience de physico-chimie, appelée RING (reactivity in iINterstellar grains), qui permet de générer des analogues de glaces interstellaires sur un doigt froid (11 K) et sous vide (10^-9 mbar). Nous utilisons une lampe à plasma d’hydrogène pour reproduire le rayonnement UV (Lyman-alpha : 121,6 nm) des étoiles environnantes et initier des processus de réactivité radicalaire au sein de l’échantillon. Trois techniques analytiques nous permettent de suivre l’évolution chimique de nos analogues de glaces interstellaires : les spectroscopies infrarouge et à résonance paramagnétique électronique et la spectrométrie de masse. Grâce à l’utilisation conjointe de ces techniques, de nombreux produits pertinents pour la chimie du MIS tels que des sucres (glycéraldéhyde), des polyols (glycérol), des acides carboxyliques (acide formique) ou encore des polymères (polyoxyméthylène) ont été caractérisés. Les schémas réactionnels précis conduisant à la formation de ces molécules ont également été étudiés, notamment par l’isolation des intermédiaires radicalaires en matrice cryogénique de gaz rares

In order to better understand the chemistry of the interstellar medium (ISM), we have simulated in the laboratory the thermal and energetic processes taking place in star-forming regions by means of a physical chemistry experiment, called RING (reactivity in INterstellar grains), which allows us to generate interstellar ice analogues on a cold finger (11 K) and under vacuum (10^-9 mbar). We use a hydrogen plasma lamp to reproduce the UV radiation (Lyman-alpha: 121.6 nm) of surrounding stars and to initiate radical reactivity processes within the sample. Three analytical techniques allow us to follow the chemical evolution of our interstellar ice analogues: infrared and electron paramagnetic resonance spectroscopies and mass spectrometry. Thanks to the joint use of these techniques, many products relevant to the ISM chemistry such as sugars (glyceraldehyde), polyols (glycerol), carboxylic acids (formic acid) and polymers (polyoxymethylene) have been characterized. The precise reaction schemes leading to the formation of these molecules were also studied, in particular by isolating the radical intermediates in cryogenic rare gas matrices