Structure et dynamique d'agrégats d'hélium

par David Dell'Angelo

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Michel Launay et de Alexandra Viel.


  • Résumé

    Les agrégats quantiques, caractérisées par une forte délocalisation des particules dans l'état fondamental en raison des faibles interactions, des faibles masses, et de la statistique bosonique, ont attiré beaucoup d'intérêt depuis le début des années '90. Les agrégats et matrices d'hélium ou de parahydrogène sont les représentants principaux de ce type de systèmes aux effets quantiques collectifs prononcés. La faiblesse des interactions avec un dopant implanté apporte des perturbations minimales et rend possible l'exploitation de cet environnement quantique pour la spectroscopie matricielle et pour des études dynamiques. La nature quantique de l'ensemble du système demande l'utilisation des méthodes spécialisées, telles que les méthodes statistiques de MC quantique qui permettent de résoudre l'équation de Schrödinger en grande dimensionalité. La méthode Monte-Carlo nous permet non seulement d'évaluer les énergies de ces agrégats, mais aussi d'avoir accès à des informations structurelles grâce auxquelles on peut déduire la géométrie du cluster. En raison des grands effets d'énergie de point zéro dans les agrégats d'hélium, un scénario classique concernant le système AkHen doit être corrigé par des études de dynamique. Pour toutes les tailles étudiées, nous avons trouvé un potentiel chimique négatif qui souligne la stabilité des agrégats.

  • Titre traduit

    Structure and dynamics of doped helium clusters


  • Résumé

    In these last two decades, helium clusters have attracted considerable attention in many experimental and theoretical groups. These finite systems present unique and peculiar properties, like for example superfluidity. Helium nano-droplets also offer a quite unique and weakly perturbing environment, with cold temperature, quantum nature, high thermal conductivity and superfluidity, for the spectroscopic study of diverse species including unstable and transient systems. Given the large zero point energy effects in helium clusters, a classical scenario concerning alkali-helium clusters need to be corrected by dynamical studies. Within the Born-Oppenheimer approximation, a manifold of adiabatic potential energy surfaces represents the forces between the atoms in the possible molecular electronic states. Assuming we have such a multidimensional potential energy surface, it is impossible to solve the vibrational Schrödinger equation analytically, thus it is only possible to access physical properties from a theoretical model by computer simulation. Monte Carlo methods permit not only to evaluate the energies but provide geometrical informations on the system. For all sizes studied, we found negative chemical potential that underlines the stability of the clusters with respect to helium evaporation.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (107 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. [93]-105

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  • Bibliothèque : Université de Rennes I. Service commun de la documentation. Section sciences et philosophie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TA RENNES 2012/83
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