Spectroscopie microonde et infrarouge de complexes à liaison hydrogène

Abstract

Ce mémoire résume une partie de mes travaux depuis la thèse de doctorat avec pour fil conducteur la spectroscopie de complexes à liaison hydrogène. La structure et la dynamique de la liaison hydrogène sont étudiées par spectroscopie microonde et/ou infrarouge d’échantillons préparés en jet supersonique, avec le soutien de calculs de chimie quantique. Les intérêts sont à la fois fondamentaux, orientés vers la compréhension de cette liaison particulière à mi-chemin entre la liaison ionique et l’interaction longue distance dite de van der Waals, et pour les sciences de l’environnement avec l’étude à l’échelle moléculaire des interactions des composés organiques volatils avec leur environnement conduisant ou non à la formation d’aérosols organiques secondaires. Trois grandes familles de liaisons hydrogènes posent des questions différentes et nécessitent souvent des traitements spécifiques : la liaison intramoléculaire qui influence les propriétés intrinsèques des molécules flexibles ; les hétéro-complexes qui influencent la condensation ou participent aux réactions chimiques ; la dimérisation qui est le premier pas des processus d’agglomération. En parallèle de cette activité principale, l’enregistrement et la modélisation du spectre de composés aromatiques dans les domaines microondes et infrarouges sont également abordés. Ces études permettent d’alimenter les bases de données spectroscopiques, rendant leurs signaux disponibles pour leur identification ou non dans les relevés spectraux de sources stellaires réalisées par des observatoires radioastronomiques. De plus, du point de vue fondamental, la caractérisation des propriétés physico-chimiques de l’aromaticité contribue aux connaissances sur cette famille majeure de composés chimiques. Une nouvelle thématique a récemment démarré, s’intéressant à la détection de traceurs d’explosifs dans un contexte de lutte contre les menaces terroristes. Il s’agit d’une part de mettre au point un système de détection capable d’identifier des traces d’explosifs afin de remplacer la détection canine et d’autre part, de construire une base de données des signaux spectraux des traceurs d’explosifs. Enfin, les développements instrumentaux ainsi que la mise en œuvre d’un nouveau spectromètre à dérive de fréquences, ouvrant de nouvelles opportunités de recherche, sont abordés