Spectroscopie infrarouge à haute résolution de molécules d'intérêt atmosphérique PDF Download
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Book Description
Les observations atmosphériques des espèces bromées montrent que le brome est directement impliqué dans la destruction catalytique de l'ozone. Le bromure de méthyle (CH3Br) a été identifié comme l'espèce contribuant majoritairement au budget global du brome atmosphérique. Le bromure de nitryle (BrNO2) et l'acide hypobromeux (HOBr) sont des molécules dites “réservoirs” qui connectent le cycle de l'ozone à ceux des oxydes halogénés et des oxydes d'azote. Malgré leur importance atmosphérique, peu de données spectroscopiques existent pour ces composés bromés, plus particulièrement dans le cas de BrNO2 qui est une molécule difficile à synthétiser. De plus, les molécules CH3Br, BrNO2 et HOBr sont assez lourdes et présentent des spectres denses et assez compliqués par de nombreuses perturbations, locales ou globales (cas de CH3Br), qui affectent les niveaux de vibration. Il serait donc intéressant de pouvoir suivre in situ l'évolution de leur concentration dans l'atmosphère. Ceci est possible par spectroscopie infrarouge mais à condition de connaître avec précision les positions de raies, leur intensité ainsi que leur coefficient d'élargissement par l'air. Ces informations n'étant pas disponibles pour ces molécules, nous avons décidé dans le cadre de cette thèse de combler ces lacunes. Par ailleurs, cette analyse nous permet également de déterminer les propriétés physico-chimiques de ces molécules (structure, paramètres interactions de vibration-rotation) dont la connaissance est indispensable pour comprendre leur dynamique et réactivité.Dans le présent travail, les deux aspects, d'intérêt atmosphérique et applications à la physique moléculaire sont pris en compte.
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Les observations atmosphériques des espèces bromées montrent que le brome est directement impliqué dans la destruction catalytique de l'ozone. Le bromure de méthyle (CH3Br) a été identifié comme l'espèce contribuant majoritairement au budget global du brome atmosphérique. Le bromure de nitryle (BrNO2) et l'acide hypobromeux (HOBr) sont des molécules dites “réservoirs” qui connectent le cycle de l'ozone à ceux des oxydes halogénés et des oxydes d'azote. Malgré leur importance atmosphérique, peu de données spectroscopiques existent pour ces composés bromés, plus particulièrement dans le cas de BrNO2 qui est une molécule difficile à synthétiser. De plus, les molécules CH3Br, BrNO2 et HOBr sont assez lourdes et présentent des spectres denses et assez compliqués par de nombreuses perturbations, locales ou globales (cas de CH3Br), qui affectent les niveaux de vibration. Il serait donc intéressant de pouvoir suivre in situ l'évolution de leur concentration dans l'atmosphère. Ceci est possible par spectroscopie infrarouge mais à condition de connaître avec précision les positions de raies, leur intensité ainsi que leur coefficient d'élargissement par l'air. Ces informations n'étant pas disponibles pour ces molécules, nous avons décidé dans le cadre de cette thèse de combler ces lacunes. Par ailleurs, cette analyse nous permet également de déterminer les propriétés physico-chimiques de ces molécules (structure, paramètres interactions de vibration-rotation) dont la connaissance est indispensable pour comprendre leur dynamique et réactivité.Dans le présent travail, les deux aspects, d'intérêt atmosphérique et applications à la physique moléculaire sont pris en compte.
Author: Vincent Sironneau Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 176
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Les molécules d'acide nitreux, HONO et de nitrite de méthyle, CH3ONO, sont des espèces d'intérêt atmosphérique qui possèdent toutes deux un isomère cis et un isomère trans. La molécule CH3ONO présente un mouvement de grande amplitude, la rotation interne du groupe méthyle. Que ce soit pour la détection atmosphérique ou pour des études de dynamique moléculaire, des travaux de laboratoire sont indispensables pour connaître le spectre de ces molécules ainsi que les propriétés de ces deux isomères. Le spectre de l'acide nitreux a fait l'objet de nombreuses études et cette molécule a déjà été détectée dans l'atmosphère. Cependant certains paramètres importants pour la validation des travaux de dynamique moléculaire ne sont pas bien connus, comme la différence d'énergie entre le niveau fondamental des deux isomères. A partir de mesures des intensités des raies dans le domaine infrarouge lointain, nous avons pu re-déterminer cette valeur. La molécule de nitrite de méthyle n'a encore jamais été détectée dans l'atmosphère probablement à cause de sa faible durée de vie et du manque de données spectroscopiques disponibles sur cette molécule. Un spectre micro-onde et infrarouge lointain ont été enregistrés et leur analyse nous a permis de caractériser de manière détaillée l'état fondamental de l'isomère cis. Des résultats préliminaires portant sur l'analyse du spectre de l'isomère trans, plus compliqué à traiter que celui de cis, sont également présentés. Enfin, le spectre infrarouge du nitrite de méthyle a été enregistré et deux bandes de vibrations ont été analysées, afin de fournir des données pour une éventuelle détection atmosphérique.
Author: Pierre-Richard Dahoo Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1786306522 Category : Science Languages : en Pages : 322
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This book, Volume 4 in the series, is dedicated to the relationship between laboratory spectroscopy, recording ever-more-complex spectra using increasingly powerful instruments benefiting from the latest technology, and the development of observation using instruments that are embedded in mobile probes or nanosatellites. The theoretical models described in Volumes 1, 2 and 3 are used in this volume, applying the cumulant theorem in the mean-field theory framework to interpret the near and mid-infrared spectra of symmetric top molecules, such as ammonia (NH3) and spherical molecules, such as methane (CH4). These molecules can be isolated in their gaseous form or subjected to the environmental constraints of a nano-cage (a substitution site, clathrate, fullerene or zeolite) or surfaces. These methods are not only valuable in the fields of environmental sciences, planetology and astrophysics, but also fit into the framework of data processing and the concept of Big Data.
Author: Pierre-Richard Dahoo Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 1119579244 Category : Science Languages : en Pages : 241
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This book is dedicated to the application of the different theoretical models described in Volume 1 to identify the near-, mid- and far-infrared spectra of linear and nonlinear triatomic molecules in gaseous phase or subjected to environmental constraints, useful for the study of environmental sciences, planetology and astrophysics. The Van Vleck contact transformation method, described in Volume 1, is applied in the calculation and analysis of IR transitions between vibration–rotation energy levels. The extended Lakhlifi–Dahoo substitution model is used in the framework of Liouville’s formalism and the line profiles of triatomic molecules and their isotopologues subjected to environmental constraints are calculated by applying the cumulant expansion. The applications presented in this book show how interactions at the molecular level modify the infrared spectra of triatomics trapped in a nano-cage (substitution site of a rare gas matrix, clathrate, fullerene, zeolite) or adsorbed on a surface, and how these interactions may be used to identify the characteristics of the perturbing environment.
Author: Émile Biémont Publisher: De Boeck Supérieur ISBN: 9782804150655 Category : Science Languages : fr Pages : 436
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Complément naturel de la spectroscopie atomique qui nous livre une grande partie du secret des atomes, la spectroscopie moléculaire connaît depuis plusieurs décennies des avancées spectaculaires dans des domaines aussi divers et variés que l’astrophysique, la physique planétaire, l’industrie des matériaux ou les sciences biomédicales. Grâce à des études de plus en plus détaillées de tous les domaines spectraux compris entre l’ultraviolet et les microondes, la spectrométrie moléculaire a accru de manière considérable son impact sur de multiples domaines qui relèvent des sciences pures et appliquées. Le but de la présente synthèse est, au départ de considérations historiques, de décrire l’état actuel de cette science dont les méthodes apparaissent de plus en plus comme un outil indispensable à de multiples disciplines. La première partie du livre est consacrée à une description des spectres moléculaires et à une introduction à la symétrie et à la théorie des groupes. Considérant tour à tour les molécules diatomiques puis les molécules plus complexes, l’ouvrage traite alors successivement des phénomènes de rotation et de vibration dans les molécules avant d’envisager les transitions électroniques. Une attention particulière est accordée aux techniques mises en oeuvre en spectrométrie ultraviolette et visible, en spectroscopie infrarouge et pour l’étude des phénomènes de fluorescence. Enfin les applications de la spectroscopie moléculaire à l’astrophysique sont brièvement évoquées. Synthèse actuelle, détaillée mais pas trop technique de la spectrométrie moléculaire, tel peut être décrit le contenu de cet ouvrage.
Author: Bilal Bakri Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 38
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Le travail présenté aborde deux aspects de la spectroscopie moléculaire à haute résolution dans le domaine millimétrique. La première partie, réalisée dans le cadre de projets contractuels multiples,.est consacrée à l'étude des formes de raie des molécules d'intérêt atmosphérique " 03, N20, HN03, CH3CI et CH3CN " perturbées par des molécules présentes majoritairemcnt dans les atmosphères terrestre (N2, 02, Air) ou planétaire (N2, H2, He, pour la molécule CH3CN). L'analyse des figures d'absorption a mis en défaut le profil de Voigt, couramment util.isé pour modéliser les profils d'absorption lorsque l'effet Doppler n'est pas négligeable devant l'élargissement collisionnel et lorsque les deux phénomènes sont supposés indépendants. L'origine des écarts au profil de Voigt, caractérisés par des rétrécissements au voisinage des centres des raies a été analysée. Les modèles théoriques permettant d'interpréter ces rétrécissements : profil de Galatry (effet de la diffusion) et profil de Voigt dépendant de la vitesse (inf1uence des vitesses sur la relaxation), ne peuvent être différentiés d'un point de vue numérique. L'étude de la dépendance en pression des taux de relaxation et de rétrécissement ainsi que des arguments théoriques ont permis de conclure que Ies rétrécissements observés sont à attribuer principalement à la dépendance en vitesse de la relaxation et que le rôle de la diffusion est marginal. Ainsi pour l'ensemble de nos observations, seul le profil de Voigt dépendant de la vitesse est justifié.
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LE TRAVAIL QUI EST PRESENTE ICI A ETE EFFECTUE AU COURS D'UNE THESE EN CO-TUTELLE ENCADREE POUR LA PARTIE RUSSE A L'INSTITUT D'OPTIQUE ATMOSPHERIQUE DE TOMSK (IAO) EN SIBERIE, ET POUR LA PARTIE FRANCAISE AU LABORATOIRE DE PHOTOPHYSIQUE MOLECULAIRE (UPR 3361 DU CNRS) SITUE A ORSAY. LE TRAVAIL DE RECHERCHE QUE NOUS AVONS EFFECTUE AU COURS DE CETTE THESE EST AXE SUR L'ANALYSE DES SPECTRES INFRAROUGES DE MOLECULES D'INTERET ATMOSPHERIQUE (TERRE ET PLANETES) OU ASTROPHYSIQUE. IL S'AGIT DU SULFURE D'HYDROGENE, DU FORMALDEHYDE MONODEUTERE ET DU DIOXYDE D'AZOTE. TOUT D'ABORD, COMME ON L'A DIT, L'INTERET PLANETOLOGIQUE OU ASTROPHYSIQUE DE CES ETUDES DOIT ETRE SOULIGNE. PAR EXEMPLE LA MOLECULE DE SULFURE D'HYDROGENE (H 2S) EST INTERESSANTE A ETUDIER PARCE QUE LES COMPOSANTS GAZEUX DU SOUFRE SONT PRESENTS DANS LES PLANETES GEANTES TELLES QUE VENUS. ENSUITE, CETTE MOLECULE PEUT ETRE DETECTEE COMME POLLUANT DANS NOTRE PROPRE ATMOSPHERE PRES DES ZONES INDUSTRIELLES OU VOLCANIQUES. POUR CETTE MOLECULE ON A ANALYSE 30 BANDES SITUEES DANS LA REGION DE 2000 A 12000 CM - 1 DONT 21 POUR LA PREMIERE FOIS, ET LES RESULTATS OBTENUES POUR LES FENETRES INFRAROUGES A 4 M ET 2 M ONT ETE COMMUNIQUES AUX BANQUES DE DONNEES ATMOSPHERIQUES HITRAN ET GEISA. L'IMPORTANCE DU ROLE JOUE PAR LE DIOXYDE D'AZOTE DANS LA PHYSICO-CHIMIE DE LA STRATOSPHERE N'EST PLUS A DEMONTRER, PUISQUE QU'EN EFFET CETTE MOLECULE EST IMPLIQUEE DANS LES CYCLES DE REACTIONS DE DESTRUCTION CATALYTIQUE DE L'OZONE. NOTRE TRAVAIL A CONTRIBUE A OBTENIR DES PARAMETRES DE RAIES POUR LA VARIETE ISOTOPIQUE 1 5N 1 6O 2 DANS LA REGION DE 6.3 M QUI EST LA REGION SPECTRALE PLUS UTILISEE POUR LES MESURES INFRAROUGES DE CETTE MOLECULE DANS LA STRATOSPHERE. ENFIN, LE FORMALDEHYDE, TOUT DU MOINS POUR SA VARIETE ISOTOPIQUE PRINCIPALE, EST BIEN CONNU POUR JOUER UN ROLE IMPORTANT DANS LA TROPOSPHERE. PAR AILLEURS, CETTE MOLECULE A ETE DETECTEE DANS DES NUAGES INTERSTELLAIRES ET EST PRESENTE DANS CERTAINS OBJETS PLANETAIRES. AU COURS DE CE TRAVAIL NOUS NOUS SOMMES INTERESSES A LA VARIETE ISOTOPIQUE MONODEUTERE EN HDCO DE CETTE MOLECULE QUI EST PRESENTE ELLE AUSSI DANS CERTAINS OBJETS INTERSTELLAIRES ET ON A ANALYSE LES BANDES V 4, V 5 ET V 6 DE CET ISOTOPE. EN DEHORS DE CET INTERET POUR LES APPLICATIONS, NOTRE TRAVAIL A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DES EFFETS INTERESSANTS DU POINT DE VUE THEORIQUE. POUR LA MOLECULE H 2S, L'ANALYSE EFFECTUEE A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE DES EFFETS DE MODES LOCAUX AINSI QU'UN COMPORTEMENT ANORMAL DES INTENSITES DE RAIES. POUR LE DIOXYDE D'AZOTE, ON A DU TENIR COMPTE DE L'INTERACTION SPIN ELECTRONIQUE - ROTATION. ENFIN, POUR LA MOLECULE HDCO DE TRES FORTES RESONANCES DE CORIOLIS ONT ETE OBSERVEES : IL A DONC ETE NECESSAIRE D'UTILISER UN MODELE THEORIQUE QUI TIENNE COMPTE DU FAIT QUE LE SYSTEME D'AXES D'INERTIE EST DIFFERENT POUR LES ETATS VIBRATIONNELS FORTEMENT INTERAGISSANTS DE HDCO.
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LA SPECTROSCOPIE INFRAROUGE HAUTE RESOLUTION NOUS A FOURNI L'ESSENTIEL DE NOS CONNAISSANCES SUR LA COMPOSITION CHIMIQUE ET LA STRUCTURE VERTICALE DES ATMOSPHERES DES PLANETES GEANTES (JUPITER, SATURNE, URANUS ET NEPTUNE) ET DE TITAN. LA MOLECULE CH 4 (AVEC L'UN DE SES ISOTOPES, LE CH 3D) EST UN DES CONSTITUANTS PRINCIPAUX DE CES ATMOSPHERES. LES ABSORPTIONS DU METHANE DOMINENT EN EFFET, A DES DEGRES DIVERS, LES SPECTRES DE CES PLANETES ET DE TITAN. UNE MODELISATION PLUS PRECISE DE CES ABSORPTIONS PERMETTRAIT D'AMELIORER LES PROFILS DE CONCENTRATION DE CES MOLECULES AVEC L'ALTITUDE. LA DETERMINATION PRECISE, EN LABORATOIRE, DES PARAMETRES SPECTRAUX DECRIVANT LE PROFIL DES RAIES DE ROTATION-VIBRATION DE CH 4 ET CH 3D A 1.6 ET 5 M, EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET DE LA PRESSION DES GAZ PERTURBATEURS MAJORITAIRES (SOIT H 2 ET HE POUR LES PLANETES GEANTES ET N 2 POUR TITAN), A ETE L'OBJECTIF DE CE TRAVAIL. LE DEVELOPPEMENT ET L'UTILISATION DE PROGRAMMES D'AJUSTEMENT SIMULTANE DE SPECTRES NOUS A PERMIS DE MESURER CES PARAMETRES AVEC UN GAIN SIGNIFICATIF EN PRECISION ET DES BARRES D'ERREURS PLUS REALISTES PAR RAPPORT AUX TECHNIQUES D'ANALYSES CLASSIQUES. LES SPECTRES DE LABORATOIRE ADAPTES A CETTE ETUDE ONT ETE ENREGISTRES AVEC LES SPECTROMETRES PAR TRANSFORMATION DE FOURIER DE L'OBSERVATOIRE DE KITT PEAK EN ARIZONA ET DU G.S.M.A A REIMS. LES APPLICATIONS DE CE TRAVAIL CONCERNENT LA DETECTION ET LA QUANTIFICATION DE MOLECULES DANS LES ATMOSPHERES DE JUPITER (DISTRIBUTION VERTICALE DE CO) ET SATURNE AINSI QUE L'AMELIORATION DES MESURES DU RAPPORT DEUTERIUM/HYDROGENE (D/H) DANS LE METHANE ATMOSPHERIQUE D'URANUS ET DE NEPTUNE.
Author: Pierre Richard Dahoo Publisher: ISTE Group ISBN: 1784053880 Category : Diatomic molecules Languages : fr Pages : 215
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Cet ouvrage décrit les méthodes théoriques qui sont mises en oeuvre dans le cadre de recherches fondamentales pour interpréter les spectres de molécules diatomiques observées dans le domaine infrarouge lorsque ces molécules sont soumises à un environnement où la température et la pression modifient leurs spectres infrarouges en phase gazeuse ou dans des nanocages. Il présente les modèles théoriques qui ont été développés pour étudier la modification des spectres infrarouges des diatomiques sous l’effet de la pression, l’élargissement du profil de raie, le déplacement des centres de bandes et la modification du spectre rovibrationnel dans les nanocages ou sur des surfaces. Cet ouvrage s’adresse aux étudiants de master ou de doctorat, aux enseignants, chercheurs, astronomes et astrophysiciens qui analysent les données correspondant à l’interaction du rayonnement électromagnétique avec la matière dans le domaine de l’infrarouge afin d’identifier les espèces chimiques et leurs environnements.
Author: Fridolin Kwabia Tchana
Author: Fridolin Kwabia Tchana
Author: Vincent Sironneau
Author: Pierre-Richard Dahoo
Author: Pierre-Richard Dahoo
Author: Laura Gomez Martin
Author: Émile Biémont
Author: Bilal Bakri
Author: MAXIM.. SMIRNOV
Author: CHRISTOPHE.. BOUSSIN
Author: Pierre Richard Dahoo