Roadmap on dynamics of molecules and clusters in the gas phase

This roadmap article highlights recent advances, challenges and future prospects in studies of the dynamics of molecules and clusters in the gas phase. It comprises nineteen contributions by scientists with leading expertise in complementary experimental and theoretical techniques to probe the dynamics on timescales spanning twenty order of magnitudes, from attoseconds to minutes and beyond, and for systems ranging in complexity from the smallest (diatomic) molecules to clusters and nanoparticles. Combining some of these techniques opens up new avenues to unravel hitherto unexplored reaction pathways and mechanisms, and to establish their significance in, e.g. radiotherapy and radiation damage on the nanoscale, astrophysics, astrochemistry and atmospheric science

Kinetics and Branching for the Reactions of N₂⁺ with C₃H₄Isomers at Low Temperatures and Implications for Titan’s Atmosphere

International audienceThe photoionization of N2 plays a key role in initiating the formation of complex organic molecules in the nitrogen-rich atmosphere of Saturn’s largest moon, Titan. To date, only a handful of laboratory studies have explored the reactivity of N2+ ions with hydrocarbons─limited to methane, acetylene, and ethylene─at the low temperatures relevant to Titan. Here, the rate coefficients, product identity, and branching ratios of the ion–molecule reactions of N2+ with C3H4 isomers, namely, propyne CH3CCH and allene CH2CCH2, were measured between 24 and 72 K in uniform supersonic flows. The rate coefficients are collisional and their temperature dependence is in remarkable agreement with capture models. The outcomes of both reactions are similar: they proceed primarily via dissociative charge transfer, leading to the formation of C3H3+ (main product, >70%) and C3H2+ (between 9 and 17%), whereas a second, nondissociative charge-transfer mechanism leading to C3H4+ becomes slightly more prominent as the temperature decreases (from 3 to 12%). C3H3+ is plausibly formed predominantly as the smallest aromatic cation, cyclopropenyl c-C3H3+, by following the lowest-energy pathway for the decomposition of allene and propyne cations. The measured rate coefficients and branching ratios were included in a photochemical model of Titan’s atmosphere. The results point toward a secondary role of N2+ + C3H4 reactive pathways in the production of c-C3H3+

Suppression des effets de l'humidité du sol des spectres proche infra-rouge pour la prédiction de la teneur en carbone du sol

International audienceField measurement using NIR spectroscopy has become very popular for measuring soil properties. However NIR reflectance is quite sensitive to external environmental conditions, such as temperature, and soil moisture in particular. In field measurement, the soil moisture content can be highly variable. It is a challenge to find a method for predicting the properties of soil samples in the field that have variable moisture content. This paper attempts to develop a novel algorithm to remove the spectral effect of soil moisture for the calibration of soil carbon content. The algorithm projects all the soil spectra orthogonal to the space of variation. Here the unwanted variations of soil moisture can be effectively removed. We conducted experiments using soils at different moisture content, and the results show that it is feasible to remove the moisture effect from field spectra. This resulted in improved calibration of soil carbon content

Formation et évolution des aérosols dans l’atmosphère de Titan

National audienceLes observations effectuées par les instruments embarqués à bord de l’orbiteur Cassini montrent que la croissance moléculaire mise en évidence dans l’ionosphère de Titan mène à la formation d’aérosols. Des études récentes de la physico-chimie de cette couche de l’atmosphère ont établi que les ions lourds positifs et négatifs détectés par spectrométrie de masse sont des embryons d’aérosols.En dépit de ces avancées, de nombreuses interrogations demeurent. Un des objectifs des travaux menés consiste à comprendre le rôle exact des ions dans la formation des aérosols en examinant les collisions élémentaires à l’aide d’un réacteur produisant un écoulement supersonique uniforme couplé à une source sélective d’ions (CRESU-SIS). De façon complémentaire, un autre objectif consiste à simuler la croissance des ions dans un réacteur plasma (PAMPRE) ou photochimique (APSIS) et à comparer les produits ionisés avec les spectres mesurés par les instruments INMS et CAPS-ELS embarqués à bord de Cassini.Pour mener à bien ces études, nous associons modélisateurs, physico-chimistes expérimentateurs et théoriciens. Il est clair en effet que la compréhension de la photochimie des atmosphères planétaires froides, en particulier celle de Titan, passe par l’identification des processus clés ainsi que par l'obtention théorique et expérimentale d'un grand nombre de données fiables et sur les réactions et processus physico-chimiques à très basses températures (< 200 K) et leur utilisation dans des modèles photochimiques atmosphériques réalistes

Formation et évolution des aérosols dans l’atmosphère de Titan

National audienceLes observations effectuées par les instruments embarqués à bord de l’orbiteur Cassini montrent que la croissance moléculaire mise en évidence dans l’ionosphère de Titan mène à la formation d’aérosols. Des études récentes de la physico-chimie de cette couche de l’atmosphère ont établi que les ions lourds positifs et négatifs détectés par spectrométrie de masse sont des embryons d’aérosols.En dépit de ces avancées, de nombreuses interrogations demeurent. Un des objectifs des travaux menés consiste à comprendre le rôle exact des ions dans la formation des aérosols en examinant les collisions élémentaires à l’aide d’un réacteur produisant un écoulement supersonique uniforme couplé à une source sélective d’ions (CRESU-SIS). De façon complémentaire, un autre objectif consiste à simuler la croissance des ions dans un réacteur plasma (PAMPRE) ou photochimique (APSIS) et à comparer les produits ionisés avec les spectres mesurés par les instruments INMS et CAPS-ELS embarqués à bord de Cassini.Pour mener à bien ces études, nous associons modélisateurs, physico-chimistes expérimentateurs et théoriciens. Il est clair en effet que la compréhension de la photochimie des atmosphères planétaires froides, en particulier celle de Titan, passe par l’identification des processus clés ainsi que par l'obtention théorique et expérimentale d'un grand nombre de données fiables et sur les réactions et processus physico-chimiques à très basses températures (< 200 K) et leur utilisation dans des modèles photochimiques atmosphériques réalistes

Formation et évolution des aérosols dans l’atmosphère de Titan

National audienceLes observations effectuées par les instruments embarqués à bord de l’orbiteur Cassini montrent que la croissance moléculaire mise en évidence dans l’ionosphère de Titan mène à la formation d’aérosols. Des études récentes de la physico-chimie de cette couche de l’atmosphère ont établi que les ions lourds positifs et négatifs détectés par spectrométrie de masse sont des embryons d’aérosols.En dépit de ces avancées, de nombreuses interrogations demeurent. Un des objectifs des travaux menés consiste à comprendre le rôle exact des ions dans la formation des aérosols en examinant les collisions élémentaires à l’aide d’un réacteur produisant un écoulement supersonique uniforme couplé à une source sélective d’ions (CRESU-SIS). De façon complémentaire, un autre objectif consiste à simuler la croissance des ions dans un réacteur plasma (PAMPRE) ou photochimique (APSIS) et à comparer les produits ionisés avec les spectres mesurés par les instruments INMS et CAPS-ELS embarqués à bord de Cassini.Pour mener à bien ces études, nous associons modélisateurs, physico-chimistes expérimentateurs et théoriciens. Il est clair en effet que la compréhension de la photochimie des atmosphères planétaires froides, en particulier celle de Titan, passe par l’identification des processus clés ainsi que par l'obtention théorique et expérimentale d'un grand nombre de données fiables et sur les réactions et processus physico-chimiques à très basses températures (< 200 K) et leur utilisation dans des modèles photochimiques atmosphériques réalistes