La diffusion inélastique rovibrationnelle des molécules est maintenant étudiée depuis de nombreuses années. Dans les expériences dites d'état à état, les molécules de réactif sont préparées dans un état quantique pur avant la collision et la distribution des fragments dispersés sur tous les états énergétiquement accessibles est détectée, ainsi que la direction dans laquelle ils se séparent. Dans une publication récente en Chimie de la nature , une équipe de recherche au sein de l'Institut Molécules et Matériaux de l'Université Radboud, avec plusieurs laboratoires aux États-Unis, ont collaboré pour « pousser l'étude sur les interactions intermoléculaires non covalentes dans une zone actuellement non sondée ».

La plupart des études précédentes utilisaient des molécules réactives dans leur état vibrationnel fondamental (v=0), ce qui simplifie grandement la structure électronique et les calculs de diffusion dynamique quantique qui accompagnent les mesures. L'objectif était d'étudier les collisions entre des molécules de NO fortement excitées en vibration et des atomes à différentes énergies de collision. "Nous voulions étudier l'effet du mouvement vibrationnel de la molécule de NO sur des phénomènes tels que les résonances de diffusion et les oscillations de diffraction, " Matthieu Besemer, doctorat étudiant dans les départements Chimie Théorique et Spectroscopie des Molécules Froides, explique. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Chimie de la nature journal, intitulé "Diffusion d'état à état du NO hautement vibratoirement excité à des énergies largement accordables".

Molécules fortement vibrantes

Dans l'étude expérimentale et théorique des collisions inélastiques en rotation entre les molécules de NO et les atomes d'argon, les expériences explorent un nouveau domaine, en combinant le pompage par émission stimulée pour préparer la molécule de NO dans un état rovibrationnel arbitraire avec une géométrie de faisceau moléculaire à quasi-copropagation qui permet des énergies de collision inférieures à 1 kelvin. La molécule de NO est initialement excitée à un état vibrationnel élevé (v=10), ce qui est un défi pour la théorie puisque la connaissance actuelle des interactions moléculaires est principalement limitée à l'état fondamental.

Calculs théoriques

Les résultats théoriques ne concordent avec les mesures que lorsque les calculs de diffusion prennent explicitement en compte le mouvement vibrationnel du NO. "Ce travail pousse les calculs sous-jacents à la limite de ce qui est possible à l'heure actuelle. Il est prévu que des travaux supplémentaires dans cette direction nécessiteront également une extension supplémentaire des méthodes de calcul disponibles et, à la fois, nous en apprendre davantage sur les interactions entre les molécules dans leurs états excités, " Besemer dit. " En fin de compte, cette technique expérimentale unique sera également utilisée pour étudier d'autres systèmes."

Le groupe Spectroscopie des Molécules Froides étudie les processus de collision moléculaire à basse énergie et avec une précision sans précédent et le Département de Chimie Théorique explique et prédit les propriétés des molécules, groupes, et les solides moléculaires. Les deux groupes font partie de l'IMM et collaborent depuis de nombreuses années, ce qui a donné lieu à de nombreuses publications partagées.