A novel experimental method for the measurement of the caloric curves of clusters

A novel experimental scheme has been developed in order to measure the heat capacity of mass selected clusters. It is based on controlled sticking of atoms on clusters. This allows one to construct the caloric curve, thus determining the melting temperature and the latent heat of fusion in the case of first-order phase transitions. This method is model-free. It is transferable to many systems since the energy is brought to clusters through sticking collisions. As an example, it has been applied to Na\_90\^+ and Na\_140\^+. Our results are in good agreement with previous measurements

Experimental Determination of Nucleation Scaling Law for Small Charged Particles

We investigated the nucleation process at the molecular level. Controlled sticking of individual atoms onto mass selected clusters over a wide mass range has been carried out for the first time. We measured the absolute unimolecular nucleation cross sections of cationic sodium clusters Na_{n}^{+} in the range n=25-200 at several collision energies. The widely used hard sphere approximation clearly fails for small sizes: not only should vapor-to-liquid nucleation theories be modified, but also, through the microreversibility principle, cluster decay rate statistical models

Low temperature photoelectron spectra of water cluster anions

Photoelectron spectra of cold ͑10 K͒ size selected water cluster anions ͑H 2 O͒ n − and ͑D 2 O͒ n − have been measured in the size range n = 20-120. A new isomer with a higher binding energy than the so-called isomer I has been identified, which appears in the size range n = 25-30 and for ͑H 2 O͒ n − becomes dominant at n = 46. Magic numbers observed in the mass spectra of the cluster anions provide evidence that this new isomer class consists of clusters with an internal electron

La mobilité ionique en tube de dérive : physique de la mobilité ionique

National audienc

Piéger, sélectionner, et plus… dans un piège quadripolaire

National audienc

Tandem-IMS: from structure to conformational changes

Conference KeynoteNational audienc

Spectrométrie de mobilité ionique et propriétés conformationnelles de systèmes moléculaires complexes

Ce manuscrit est une synthèse de mes travaux de recherches sur l'utilisation de la spectrométrie de mobilité ionique pour déterminer la structure de systèmes moléculaires complexes. J'aborde de plus le développement d'approches permettant de caractériser l'isomérisation ou la photo-isomérisation de ces systèmes

PROCESSUS ÉLÉMENTAIRES DE NUCLÉATION : UN OUTIL POUR L'ÉTUDE DES TRANSITIONS DE PHASES DANS LES AGRÉGATS

"What can be learned from sticking atoms onto clusters ? ". The present work answers (partly) this question. The original design of our experimental apparatus allows controlling the sticking collision of an atom onto a size selected thermalized free cluster. This makes measuring absolute sticking cross-sections possible. We show that, for sodium clusters, the measured sticking cross section's scaling law is not the one predicted by the widely usedgeometrical hard-sphere model. This behavior can be partly reproduced using a harpooning model for the sticking collisions. We discuss the inuence of that non-geometrical scaling law for the cross section on the description of the nucleation processes, and in the frameof the microreversible theories of cluster evaporation.Another interesting application of controlled sticking collisions is nanocalorimetry. We show that caloric curves can be measured from the number of atoms that can bestuck onto a cluster. This new nanocalorimetry method allows studying phase transitions in clusters with an accuracy at least as good as the other existing methods'. We prove this by measuring melting temperatures and latent heats of fusion for sodium clusters as small as Na30+. Finally, we discuss these results in the frame of a 2-level model for melting."Que peut-on apprendre en collant des atomes sur des agrégats ?". Le travail présenté ici répond (partiellement) à cette question. Grâce à un dispositif expérimental original, nous pouvons contrôler les réactions de collage entre un atome et un agrégat libre, sélectionné en masse et thermalisé. Cela nous permet mesurer des sections efficaces absolues pour ces réactions de collage. Nous montrons que, dans le cas d'agrégats de sodium, la section efficace mesurée suit une loi différente de celle prévue par le modèle géométrique généralement utilisé : le modèle de sphères dures. Nous expliquons en partie cette différence dans le cadre d'un modèle de harponnage et nous discutons l'influence de cette loi d'échelle non-géométrique sur la description des processus de nucléation et dans le cadre des théoriesmicroréversibles décrivant l'évaporation des agrégats.La maîtrise de réactions de collage ouvre d'autre part la possibilité de réaliser des expériences de nanocalorimétrie et donc de caractériser des transitions de phase dans les agrégats. Nous montrons en effet qu'il est possible de déterminer la capacité calorifique d'un agrégat en comptant simplement le nombre d'atomes que l'on peut coller dessus.La méthode de mesure qui en découle s'avère au moins aussi précise que les deux autres méthodes existantes. Dans le cas des agrégats de sodium, nous pouvons ainsi mesurer les températures et chaleurs latentes de fusion pour des agrégats aussi petits que Na30+. Les résultats obtenus sont discutés dans le cadre d'un modèle à deux niveaux pour la fusion

A two-state model analysis of the melting of sodium clusters: Insights in the enthalpy-entropy compensation

International audienceExperimental melting temperatures and associated latent heats of size-selected sodium clusters are analyzed in the frame of a two-state model of melting. The strong variations of these quantities as a function of size make clusters an excellent benchmark for testing speculative ideas about melting. The relation between cohesive energy of clusters and their latent heat of melting is demonstrated, and a correlation between cohesive energy and vibrational frequency in the solid state is found. It is shown that this relation may throw light on the enthalpy-entropy compensation, which is observed in a variety of systems undergoing a first-order phase transition. A relation is established between the Lindemann melting criterion, the variation of the vibrational frequency with the cohesive energy, and the enthalpy-entropy compensation