Etude théorique de processus radicalaires sur les glaces interstellaires

par Amélie Pernet

Thèse de doctorat en Chimie Théorique

Sous la direction de Julien Pilme et de Françoise Pauzat.

Soutenue en 2013

à Paris 6 .


  • Résumé

    Aujourd’hui le rôle potentiel de la chimie interstellaire dans l’apparition des molécules du vivant est considéré attentivement. Synthèse et destruction des molécules organiques complexes dans l’espace constituent un sujet brûlant, expérimentalement comme théoriquement. En particulier, pour ces molécules dont la formation en phase gaz dans les conditions usuelles du milieu interstellaire est difficile, tous s’interrogent sur le rôle de la glace d’eau, constituant solide omniprésent du milieu. Cette thèse traite du rôle multiple de la glace d’eau, protecteur, catalyseur ou destructeur au travers des processus suivants : la formation du méthanol par hydrogénations radicalaires successives de CO à la surface d’un grain interstellaire glacé, les déshydrogénations de la méthylamine, produit de fragmentation primaire de la glycine, et du méthanol par les radicaux OH issus de l’irradiation cosmique de la glace. Les méthodes employées sont celles de la chimie théorique (ab initio, fonctionnelle de la densité). La glace est considérée soit en tant que surface modélisée par un cluster cristallin, soit en tant que volume modélisé avec un continuum polarisable. Le rôle de la glace apparaît complexe et antagoniste. Côté formation, l’hydrogénation de CO est indéniablement facilitée par la présence de glace d’eau mais très dépendante des conditions environnementales. Côté destruction, la glace impose une structure zwitterionique à la glycine dont l’irradiation conduit à une fragmentation partielle (70%) en méthylamine et CO2. La méthylamine, comme le méthanol, est détruite dans une série de réactions exothermiques par les radicaux OH dont le rôle a jusqu’ici été peu considéré.

  • Titre traduit

    Theoretical study of radical processes on interstellar ices


  • Résumé

    The role possibly played by interstellar chemistry in the emergence of the molecules of life is currently investigated with great attention. The synthesis and destruction of complexes organic molecules in space are a permanent challenge for both theory and experiments, especially for these molecules whose formation in the interstellar gas phase is highly questionable. Consequently, chemistry at the interface of dust and gas has now gained the status of a major actor in astrochemistry. This thesis deals with the multiple aspects under which water ice, ubiquitous in space, can act, namely as catalyst, molecular shield or destructive medium. The following processes have been considered: the formation of methanol by successive radical hydrogenations of CO on the surface of water ice, the destructions of methylamine, primary product of the glycine fragmentation, and methanol by the OH radicals created when the icy mantles of the grains are irradiated by the cosmic radiations. The methods used are those of theoretical chemistry (ab initio post Hartree-Fock and Density Functional Theory). The ice surface is modeled by a crystalline cluster and the water ice bulk by a polarizable continuum medium. The role of the ice is complex and antagonist. On the formation side, the CO hydrogenation is undeniably aided by the water ice presence but very dependent of the environment. On the destruction side, the ice forces a zwitterionic structure of glycine whose irradiation leads to a partial fragmentation (70%) into methylamine and CO2. Methylamine as well as methanol is destroyed, in a series of exothermic reactions by the OH radicals whose role has been little considered as of today.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([240] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.224-232

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T PARIS 6 2013 438

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Sciences de la Terre Recherche - cartothèque - CADIST.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 13 PA06 6438
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