Agrégats d'hydrogène - Structure et interaction avec des cibles solides

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Velocity of a Molecule Evaporated from a Protonated Water Nanodroplet: Small but Statistical?

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Out of equilibrium dynamics of water nanodroplets

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Structure and energetics of hydrogen clusters : structure of H1+1 and H1+3 : vibrational frequencies and infrared intensities of the H2+n+1 clusters (n=2-6)

Ab initio self-consistent-field (SCF) Hartree–Fock and configuration interaction (CI) calculations have been carried out for H + 2n + 1 (n=1–6) clusters using a triple-zeta plus polarization basis set. Fully optimized structures and energies of H + 11 and H + 13 are presented. These structures can be thought as the addition of H2 molecules to a deformed H + 9. Dissociation energies as a function of cluster size follow the pattern established experimentally by Hiraoka and Mori. Nevertheless, our energy results on the biggest clusters suffer from the lack of size consistency of CI with single and double substitutions (CISD) calculations. Analytic gradient techniques have been used to locate stationary point geometries and to predict harmonic vibrational frequencies and infrared intensities at the two levels of theory SCF (n=1–6) and CISD (n=1–4) both with triple-zeta polarization basis sets. Of special interest are the new vibrational modes of H + 11 and H + 13, which have no counterpart in the H + 9 cluster. Our predicted frequencies compare fairly well with the experimental results of Okumura, Yeh, and Lee

Fragmentation de molécules et d'agrégats moléculaires induite par collision avec un atome a haute vitesse (vitesse relative de l'ordre de c/100)

La multifragmentation d'agrégats a été mise en évidence dans des collisions a haute vitesse (c/100) entre un atome d'hélium et un agrégat d'hydrogène h 3 +(h 2) m (m = 1 14). La collision, réalisée en cinématique inversé (les agrégats sont accélérés), permet la détection en coïncidence pour chaque événement des fragments neutres et charges. Ces expériences, associées a celles réalisées dans les mêmes conditions avec les constituants moléculaires de l'agrégat (H 3 + et H 2), sont analysées sous deux aspects différents : la caractérisation de différents mécanismes d'excitation et de relaxation et la description de la fragmentation en termes de changement d'état d'un système fini. L'étude de canaux de fragmentation particuliers permet la caractérisation des mécanismes d'excitation. L'étude de la taille de l'agrégat résiduel a l'issue de la fragmentation pour différentes excitations montre que la relaxation de l'agrégat dépend de l'état de charge du système après collision mais aussi de l'état dissociatif ou non des molécules excitées. La comparaison de modèles de percolation avec les données expérimentales met en évidence un comportement critique dans la fragmentation des agrégats d'hydrogène. Tracée a partir des caractéristiques des distributions en taille a une énergie déposée donnée, la courbe calorique montre que ce comportement critique peut être associe a une transition thermodynamique du premier ordre, transition entre un état agrégat et un état ou les entités moléculaires ne sont plus en interaction. L'ensemble des résultats montre que les agrégats moléculaires sont des outils prometteurs pour étudier, à l'échelle moléculaire, les effets biologiques des rayonnements ionisants. C'est dans cette perspective que sont présentes les résultats d'une étude préliminaire sur la production d'ions issus de molécules d'eau après capture électronique ou ionisation directe par des protons ou des atomes d'hydrogène rapides.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Irradiation de molécules biologiques (bases de l'ADN et de l'ARN) par impact de protons dans le domaine de vitesse du pic de Bragg (20-150 KeV/uma)

Ce travail concerne l'élaboration et l'étude des propriétés de matériaux multimembranaires à base d'hydrogels physiques de chitosane, utilisés comme bioréacteurs pour des applications en médecine régénérative. Les systèmes multimembranaires, sont élaborés à partir de gels physiques à l'alcool sans aucun agent réticulant externe. L'architecture de type oignon est obtenue après l'optimisation de l'étape de neutralisation. L'étude systématique des paramètres physico-chimiques mis en jeu au cours de la formation des membranes a permis de proposer un mécanisme de neutralisation. L'influence des conditions de neutralisation sur la morphologie à différentes échelles a été observée par diffusion/diffraction des rayons X et microscopie électronique, permettant d'identifier au moins trois morphologies caractéristiques. Les propriétés mécaniques des membranes d'hydrogel ont été étudiées à l'aide de tests de traction. Enfin l'étude du comportement de différents types cellulaires mis en culture dans les hydrogels multimembranaires a permis de valider la bioactivité et le fort potentiel de cette architecture comme bioréacteurThis work aims at the elaboration and the study of the physical properties of multi-membrane materials based on chitosan physical hydrogels. These materials were designed to be used as bioreactors for tissue engineering applications. These onion-like materials were elaborated from alcohol gels without any external cross-linking agent. This new architecture was obtained after optimization of the neutralization step. The study of the physico-chemical parameters occurring during the membrane formation allowed us to propose a mechanism of neutralization. The influence of the neutralization conditions on the multi scale morphology was observed by X-ray scattering/diffraction and electronic microscopy. This study allowed us to identify three characteristic morphologies. The mechanical properties of the membrane hydrogel were studied thanks to tensile tests. Finally the study of the behaviour of various cellular types embedded within the multi-membrane hydrogels allowed us to validate the bioactivity and the strong potential of this architecture as bioreactorLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Studies towards the understanding of the effects of ionizing radiations at the molecular scale ((20-150 ke V H+/H + He collisions ; dissociative Electron attachment to water))

Ce travail s'inscrit dans le cadre d'études récentes pour la compréhension à l'échelle moléculaire des effets des rayonnements ionisants sur les systèmes biologiques, mises en oeuvre par le groupe IPM de l'IPNL en collaboration avec l'Institut für Ionenphysik de l'Université d'Innsbruck. Il est composé de deux parties. La première présente un nouvel ensemble de mesures des sections efficaces d'ionisation de l'hélium par impact de protons ou d'atomes d'hydrogène dans la gamme d'énergie d'intérêt pour la radiobiologie (20 à 150keV). Il s'agit de systèmes modèles d'intérêt pour la compréhension des phénomènes de base, et les collisions H + He ont fait l'objet, jusqu'à présent, de peu d'études utilisant les techniques de coïncidences. En outre, cette étude avec l'hélium a été faite dans l'intention de réaliser un test général de fonctionnement de l'appareillage avant d'aller vers des systèmes plus complexes. Des études similaires ont été ensuite réalisées en remplaçant la cible d'hélium par l'eau ou par des molécules d'intérêt biologique (Uracil, Thymine ...). La seconde partie de la thèse traite d'un autre type de radiations ionisantes que l'on peut voir comme une des conséquences secondaires des radiations étudiées dans la première partie. Des électrons de faible énergie (1 à 16eV) sont émis lors du bombardement de la matière par des protons ou des atomes d'hydrogène rapides; ces électrons ayant à leur tour des effets ionisants sur l'environnement. Une étude de l'attachement dissociatif des électrons sur l'eau a été entreprise à l'université d'Innsbruck, motivée par l'existence d'importants désaccords entre les précédentes études sur le même sujet. Le problème de la discrimination des ions à grande énergie cinétique dans le monochromateur trochoïdal utilisé pour cette étude a fait l'objet d'une attention particulièreLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSTRASBOURG-Bib.Central Recherche (674822133) / SudocSudocFranceF

Collision-induced evaporation of water clusters and contribution of momentum transfer

International audienceThe evaporation of water molecules from high-velocity argon atoms impinging on protonated water clusters has been computationally investigated using molecular dynamics simulations with the reactive OSS2 potential to model water clusters and the ZBL pair potential to represent their interaction with the projectile. Swarms of trajectories and an event-by-event analysis reveal the conditions under which a specific number of molecular evaporation events is found one nanosecond after impact, thereby excluding direct knockout events from the analysis. These simulations provide velocity distributions that exhibit two main features, with a major statistical component arising from a global redistribution of the collision energy into intermolecular degrees of freedom, and another minor but non-ergodic feature at high velocities. The latter feature is produced by direct impacts on the peripheral water molecules and reflects a more complete momentum transfer. These two components are consistent with recent experimental measurements and confirm that electronic processes are not explicitly needed to explain the observed non-ergodic behavior