Equipe Ions Multichargés (IONS)

Excitation et dynamique de relaxation des ions moléculaires en phase gazeuse

L’équipe étudie l’excitation et la relaxation, en phase gazeuse, de petites molécules d’intérêt biologique ou astrophysique jusqu’à des nano objets comme les fullerènes ou les PAH mais aussi plus récemment des protéines.

L’ionisation (simple ou multiple) et/ou l’excitation des molécules d’intérêt sont obtenues dans nos expériences par des collisions avec des ions de basse énergie (<20 keV par charge) ou bien par absorption de photons laser.

En utilisant une approche multi-échelle aussi bien sur le plan temporel (de la ns à la seconde) pour les processus mis en jeu que pour la taille des objets étudiés, les objectifs sont de comprendre et d’étudier les différents modes de relaxation (ionisation, fragmentation, émission radiative) en fonction de l’énergie interne de la molécule.

Nos études des mécanismes de dissociation de certaines molécules présentent des intérêts interdisciplinaires couvrant divers domaines.

C’est le cas par exemple de l’Adénine qui est intéressante pour l’exobiologie car la formation de cette base de l’ADN reste encore l’un des problèmes actuels non résolus concernant l’origine de la vie sur la Terre.

L’étude des PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon) présente un intérêt en astrophysique en raison de l’abondance de ces molécules dans le milieu interstellaire et comprendre leur formation dans ces milieux extrêmes représente un véritable défi.

Les expériences en laboratoire sont alors une aide précieuse pour lever les verrous scientifiques nécessaires à la compréhension des différents processus mis en jeu.

 (plus de détails sur nos activités de recherche)

Actualités

		Fragmentation de molécules avec contrôle de l'énergie interne Avec la méthde CIDEC, l'énergie interne des ions moléculaires est mesurée pour chaque voie de fragmentation C60 (Phys. Rev. Lett. 2007, Phys.Rev. A 2009) Adenine (J.Chem.Phys. 2011) W(CO)6 (J.Chem.Phys. 2011) Anthracene (Phys.Rev. A 2012)
		Relaxation de molécules sur une large gamme de temps Expériences sur un anneau de stockage électrostatique compact, le MiniRing (ANR 2010–042601 "ANNEAU"; ITSLEIF) Le refroidissement radiatif rapide de l'ion anthracène a été  observé Phys.Rev.Lett 2013 ; Phys. Rev. A 2015
		Processus de deprotonation (DP) observé dans des collisions entre des ions Xe8+ et des protéines cytochrome-C multiprotonées Résultats en collaboration avec T. Schlathölter (KVI, The Netherland) et l'équipe SpectroBio de P. Dugourd Collaboration financée par le programme COST MP1002 Nano-IBCT (Nanoscale insights into Ion Beam Cancer Therapy) Expériences réalisées au KVI Phys.Rev. A 2014

 2015: thèses de MingChao Ji et Céline Ortéga

Activités de recherche

CIDEC (collision induced dissociation under energy control)

Une méthode originale pour étudier la fragmentation de système complexes (C_60,70, bases de l'ADN, W(CO)₆, PAH) en mesurant l'énergie d'excitation pour chaque voie de fragmentation

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Refroidissement des PAHs dans un anneau de stockage: le Mini-Ring

L'évolution de l'énergie interne de cations de PAH (anthracene,naphthalene, pyrene, coronne) stockés dans l'anneau est sondée par dissociation induite par excitation laser

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Fragmentation de molécules, biomolecules et PAH induite par collision avec des ions multichargés: multicapture électronique et processus de fragmentation

Les processus collisionnel (capture electronique) et post-collisionnel (fragmentation) sont étudiés dans des collisions avec des ions multichargés et des cibles gaseuses de molécules neutres ou d'agrégats

Etude des processus de capture électronique et de fragmentation de molécules d'intérêt biologique (adenine, deoxyribose), PAH induits lors de collisions avec des ions multichargés

Récemment des processus de deprotonation ont été observés dans des collisions entre des ions Xe⁸⁺ et des protéines cytochrome-C multiprotonées (Phys.Rev. A 2014)

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Production d'ions négatifs

Etude des processus de production d'ions négatifs lors de collisions entre des ions multichargés positifs et des molécules ou agrégats neutres

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Dispositifs expérimentaux

Source d'ions ECR

Expérience de collision en multicoincidence:  les ions de recul (spectrométrie de masse par temps de vol) et les électrons éjectés (nombre mesuré avec un détecteur silicium PIPS) sont détectés en coïncidence avec l'énergie et la charge des ions projectiles diffusés

Anneau électrostatique compact de stockage d'ions: Mini-Ring

Spectromètre de masse à double focalisation Finnigan MAT95XP

Nanosecond laser EKSPLA NT242: 532nm, 355nm; OPO 210nm - 2.6µm;  1kHz repetition rate