Axe 1: SPECTROSCOPIE DE LABORATOIRE ET DEVELOPPEMENTS INSTRUMENTAUX

Le « parc » instrumental spectroscopique couvre un domaine (0.3-500 mm : 20-30000 cm-1) allant de l’UV/visible à l’infrarouge lointain avec un interféromètre Bruker IFS125HR de résolution nominale max. de 0.0019 cm-1 et plusieurs systèmes lasers opérant dans l’infrarouge. Nous disposons également d’un spectromètre Bruker IFS 66V (résolution 0.1 cm-1), couplé à une cuve simple passage refroidissable, dispositif permettant d’enregistrer des spectres pour des pressions élevée (jusqu’à 150 atm) auxquelles des effets de collisions sur les profils spectraux sont magnifiés.

La spectroscopie moléculaire est un domaine où l’innovation instrumentale, telle que le développement de nouvelles sources de lumière ou de dispositifs expérimentaux spécifiques , joue un rôle clé. Nous avons mis au point un laser à différence de fréquence couvrant le domaine 3-5 mm avec une résolution de 1 MHz pour la mesure ultra-précise des intensités et profils de raies. Ces divers instruments ont permis des mesures pour de multiples espèces stables et instables, souvent en étroite collaboration avec les théoriciens de la thématique.

Les chercheurs du LISA sont aussi impliqués dans l’utilisation spectroscopique du Rayonnement Synchrotron (RS) de SOLEIL $ (lignes AILES dans l’infrarouge lointain et DESIRS dans le VUV). Le RS présente en effet l’avantage, par rapport aux sources classiques de laboratoire, d’offrir une très grande brillance et accordabilité. Dans l’infrarouge lointain, la figure ci-dessous montre, avec un spectre du propane, que le rapport signal / bruit obtenu avec le RS est 4-5 fois meilleur qu’avec une source de laboratoire. Notons que l’infrarouge lointain permet d étudier les mouvements à basses fréquences et que l’analyse de ceux à l’origine d’une bande du propane observée au LISA dans l’IR à permis une modélisation du spectre de Titan à 13.4 µm et l’obtention d’une valeur fiable pour l’abondance de ce composé.

Fig 1a : Spectre observé du propane à haute résolution(0.0011cm-1) comparant le rapport signal/bruit obtenu avec une source classique (globar) et avec le rayonnement synchrotron de SOLEIL pour différents temps de mesure. [Kwabia et al 2010].

Fig. 1b : Vue d'ensemble du spectre du propane enregistré au LISA entre 700 et 820 cm-1 [Flaud et al 2010] qui a pu être analysé complètement grâce au spectre FIR à gauche

 

Citons aussi la mise en évidence et l’analyse de bandes chaudes de C4H2 (diacétylène) et HC3N (cyanoacétylène) qui ont permis de résoudre des problèmes dans l’interprétation du spectre de l’atmosphère de Titan.

Dans le VUV, les sections efficaces d’absorption des polyynes et cyanopolyynes sont étudiées depuis 2005 au synchrotron BESSY. Depuis que la ligne DESIRS à Soleil est entrée en fonctionnement, des études y sont effectuées sur des espèces d’intérêt astrophysique (CH3CN, CH3CH2CN, CH3CONH2, HCONH2, C4N2, C4H2) pour la détermination de sections efficaces de photoionisation et de rapports de branchements de photoréactions élémentaires.

Certaines des molécules, comme par exemple l’acétamide ou le glycoaldéhyde observées dans le milieu interstellaire en 2006 ont un caractère prébiotique et/ ou biomimétique. Des radioastronomes essaient également de détecter des acides aminés simples (e.g. la glycine) qui représentent des monomères de biopolymères. Le projet « PhotoBIO » étudie spécifiquement la spectroscopie et photochimie de ces molécules à très faible volatilité, dans le domaine VUV.