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Jul 3 – 7, 2023
Cité des sciences et de l'Industrie, Paris
Europe/Paris timezone

MC5 Physico-chimie des environnements atomiques et moléculaires froids et ultra froids / Physical chemistry of cold and ultra-cold atomic and molecular environments

Organisateurs: Nadia Bouloufa-Maafa (Université Paris Saclay, nadia.bouloufa@universite-paris-saclay.fr), Nadine Halberstadt (Université de Toulouse, nadine.Halberstadt@irsamc.ups-tlse.fr), Hans Lignier (Université Paris Saclay, hans.lignier@universite-paris-saclay.fr) et Thierry Stoecklin (Université de Bordeaux, thierry.stoecklin@u-bordeaux.fr)

Division Physique Atomique et Moléculaire Optique

Atomic and Molecular Physics and Optics (PAMO) division of the French Physics Society

Horaire: mardi 8h30 - vendredi 8h30

Schedule: Tuesday, July 4 and Friday, July 7, 8h30 - 10h30

 

Durant les deux dernières décennies, de nouvelles techniques expérimentales ont été développées permettant de disposer de molécules dites froides ou ultra-froides formées dans un état interne bien déterminé et avec une vitesse bien définie. Ces molécules peuvent être étudiées en phase gazeuse ou dans des nano-gouttelettes d’hélium superfluide. 

Un nouveau domaine de la chimie froide ou ultra froide en phase gazeuse est ainsi devenu accessible, où les états quantiques initiaux des réactifs sont parfaitement contrôlés. Dans ce régime, les effets quantiques habituellement masqués par le processus de thermalisation sont dominants.  Ces conditions expérimentales très particulières permettent d’envisager de contrôler la réactivité d’un système en appliquant une perturbation du même ordre de grandeur que le potentiel inter-moléculaire.  Outre le contrôle de l’énergie de collision, il peut s’agir de l’action d’un champ ou d’une onde électromagnétique ou du confinement des réactifs et des produits dans une géométrie contrainte au moyen de réseaux optiques. On peut ainsi fermer un canal ou en ouvrir un autre et obtenir un produit de réaction fixé dans un état quantique parfaitement déterminé. 

Les nano-gouttelettes d’hélium superfluides offrent aussi une opportunité unique pour étudier les réactions chimiques à très basse température. Les caractéristiques exceptionnelles de ce milieu : température très basse (une fraction de Kelvin) pour un environnement (super)fluide, très haute conductivité thermique, très faible interaction avec les atomes ou molécules hôtes, en font une « matrice » de confinement idéale pour la spectroscopie, la formation et l’étude de configurations métastables et la réactivité d’espèces instables en milieu confiné.

Le but de ce mini colloque est d’illustrer à travers quelques conférences les avancées dans ce domaine de la physico-chimie froide et ultra froide.


During the last two decades, new experimental techniques have been developed to create cold or ultra-cold molecules in a well defined internal state and with a well defined velocity. These molecules can be studied in gas phase or in superfluid helium nanodroplets.

A new field of cold or ultra-cold gas phase chemistry has thus become accessible offering unprecedented opportunities for the controlled interrogation of molecular events, including chemical reactivity in the ultimate quantum regime where quantum effects usually masked by thermalization become dominant. Thanks to these very specific experimental conditions, the reactivity of a system can be controlled by applying a perturbation of the same order of magnitude as the intermolecular potential.  In addition to the collision energy, other parameters can be controlled such as the action of a field or an electromagnetic wave or the confinement of the reactants and products in a constrained geometry by means of optical networks. In this way, it is possible to close one channel or open another and obtain a chosen reaction product in a perfectly determined quantum state.

Superfluid helium nanodroplets also offer a unique opportunity to study chemical reactions at very low temperatures. The exceptional characteristics of this medium: very low temperature (a fraction of Kelvin) for a (super)fluid environment, very high thermal conductivity, very low interaction with host atoms or molecules, make it an ideal confinement "matrix" for spectroscopy, formation and study of metastable configurations and reactivity of unstable species in a confined environment.

The aim of this mini colloquium is to illustrate through some conferences the advances in this field of cold and ultra-cold physical chemistry.