Etude théorique de l'ionisation par impact électronique des molécules d'eau en phase gazeuse et liquide

par Hocine Djamel Hafied

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Paul-Antoine Hervieux et de Christophe Champion.

Soutenue en 2007

à Metz .


  • Résumé

    L’ionisation de cibles moléculaires par impact électronique est un processus très important qui joue un rôle majeur dans plusieurs domaines de la physique comme l’astrophysique, la physique des plasmas ou bien la radiobiologie. Le but de cette thèse est l’étude théorique de ce processus pour des molécules d’eau en phase gazeuse ou liquide. A l’inverse de la phase gazeuse pour laquelle de nombreuses études existent, le processus d’ionisation en phase liquide qui joue un rôle fondamental dans la matière biologique, n���a quasiment pas été exploré à ce jour. L’originalité de ce travail réside dans l’élaboration d’un code de calcul permettant l’utilisation de fonctions d’onde moléculaires très sophistiquées obtenues à partir de modèles issus de la chimie quantique. Concernant la phase gazeuse, un excellent accord entre nos prédictions théoriques et les données expérimentales disponibles a été obtenu. La phase liquide a été modélisée en utilisant le modèle du continuum, modèle bien connu dans la communauté des chimistes quantiques. Celui-ci consiste à représenter le solvant par un milieu continu diélectrique (polarisable) et le soluté est décrit par une méthode de chimie quantique. Ces méthodes mixtes quantique/classique occupent une place essentielle dans la modélisation des processus en phase liquide. Nos résultats sur les sections efficaces sont très semblables à ceux obtenus en phase gazeuse. Ainsi, dans le cadre théorique actuel, il semble que la phase thermodynamique de l’eau, gaz ou liquide, ait peu d’influence sur le processus d’ionisation par impact électronique. Pour conclure, la mise au point d’un code de calcul original nous a permis, pour la première fois, d’étudier l’ionisation de molécules d’eau par impact électronique, non pas en phase gazeuse, mais dans un environnement liquide. Ces études sont utiles pour la modélisation des processus ionisants dans la matière biologique

  • Titre traduit

    Theoretical study of the ionization by electron impact of the water molecule in gas and liquid phase


  • Résumé

    The ionization of molecular targets by electron impact is a very important process which plays a major part in several fields of physics like astrophysics, plasma physics or radiobiology. The purpose of this thesis is to theoretically study this process for water molecules in gas and liquid phase. Contrary to the situation of the gas phase for which many studies exist, the electron-impact ionisation process in liquid phase which plays an important role in the biological matter, has not been explored to date. The originality of this work lies in the development of a computer code which allows the use of very sophisticated molecular wave functions obtained from quantum chemistry calculations. Concerning the gas phase, excellent agreements between our theoretical predictions and the experimental data available are obtained. The liquid phase has been modelled by using the so-called polarizable continuum model, which is well known in the quantum chemistry community. This model consists in representing the solvent by a dielectric continuous medium (polarizable medium) and the molecule is described quantum mechanically by using a standard method of quantum chemistry. Our results on the cross sections are very similar to those obtained in gas phase. Thus, within the current theoretical framework, it seems that the environment of the water molecule, gas or liquid, has little influence on the electron-impact ionization process. This is the main conclusion of the present thesis’s work. These studies may be useful for the modelling of the ionizing processes in biological matter

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Informations

  • Détails : 1 vol. (95 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 94-95

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