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Offre de thèse: Collisions réactives entre électrons et cations d'hydrures : approches théoriques et applications dans les milieux ionisés hors-équilibre (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

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Informations générales

Référence : UMR6294-IOASCH-002
Lieu de travail : LE HAVRE
Date de publication : vendredi 17 juillet 2020
Nom du responsable scientifique : Ioan F. SCHNEIDER
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La recombinaison dissociative, l'excitation ro-vibrationnelle et l'excitation dissociative des cations moléculaires sont des collisions réactives complexes, résultant du recouvrement entre deux ou plusieurs continua de fragmentation (d'ionisation et de dissociation) des molécules neutres [1-4]. Ces processus, fortement non-Born-Oppenheimer, impliquent des états moléculaires super-excités, induisant des résonances de grande amplitude dans la forme de la section efficace. Pour étudier théoriquement leur dynamique, nous utilisons des méthodes basées sur la Théorie du Défaut Quantique Multivoies (MQDT) [5-7] et sur la technique de la matrice R [8]. Cette dernière technique offre aussi une alternative de produire les surfaces de potentiel des états électroniques et leurs interactions mutuelles, complémentaire aux méthodes de chimie quantique « traditionnelle », limitées aux états fondamentaux ou faiblement excités [9].

Nos approches théoriques sont en permanence testées par la comparaison de nos résultats avec ceux qui émerge des expériences de collisions, notamment dans les anneaux de stockage d'ions lourds [10]. Améliorer la précision de nos sections efficaces état-par-état afin d'être à la hauteur des progrès expérimentaux – effets rotationnels, captures dans des états de Rydberg à cœur excité, rapports de branchement - sera l'un des objectifs de la thèse.

La production de sections efficaces et de coefficients de vitesse pour ces processus a une importance majeure pour la modélisation cinétique des milieux gazeux froids. Les cations d'hydrogène et d'hydrures présente un grand intérêt car ils interviennent dans deux contextes récurrents, dans lesquels nous nous plaçons dans le cadre d'une collaboration de longue date avec les laboratoires CORIA (Saint Etienne de Rouvray/Rouen) et CIMAP (Caen) de Normandie Université, membres, comme le LOMC, du LabEx EMC3.

Le premier contexte est celui du plasma de bord des machines à fusion, liés au projet ITER. En effet, l'hydrogène (H) et ses isotopes lourds deutérium (D) et tritium (T) constituant le combustible de la réaction de fusion, les cations moléculaires qui les contiennent – H2+, HD+, etc. - y sont très abondant près des parois du tokamak. Le bombardement de ces parois – qui dans ITER seront constituées de tungsten (W) et béryllium (Be) - par des atomes d'hydrogène ou par ses isotopes lourds génère, par érosion, des hydrures de ces métaux (BeH+, BeH2+, etc…). D'autre part, le plasma de fusion contient des « impuretés » – atomes ou molécules de N, Ne, Ar, C et He - ce dernier formé suite à la réaction de fusion. Ces espèces interagissent avec H, D, T et produisent NH+, ArH+, CH+, HeH+, etc., et leurs isotopologues (ND+, ArD+, CD+, etc.).

Une très grande partie des cations évoqués auparavant interviennent aussi dans les atmosphères planétaires et dans les milieux interstellaires, et leur étude sera fait également dans ce second contexte. Ces ions, comme d'autres, plus complexes - N2H+, CmHn+ (m, n = 1,2,3…), etc. - sont formés en abondance par réactions entre l'hydrogène – atomique ou moléculaire, neutre ou ionisé - et les systèmes contenant l'azote, l'argon, le carbon, etc..

Contexte de travail

LOMC (Laboratoire Ondes et Milieux Complexes) est une Unité Mixte de Recherche – UMR6294 – à double tutelle : CNRS et l'Université Le Havre Normandie – établissement de Normandie Université. La thèse proposée, rattachée à l'Ecole doctorale ED591 PSIME (Physique, Sciences de l'Ingénieur, Matériaux, Energie) se déroulera au LOMC dans l'équipe « Processus Réactifs », sous la direction de Ioan F. Schneider. La co-direction sera assurée par le Dr Arnaud Bultel, équipe « Physico-chimie des milieux plasmas » du CORIA (Complexe de Recherche Interprofessionnel en Aérothermochimie) UMR 6614, Saint-Etienne du Rouvray (campus scientifique de l'Université de Rouen Normandie, également établissement de Normandie Université). Elle aura lieu dans le cadre des collaborations de ces deux laboratoires avec le CIMAP-UMR6252 de Caen, et avec des laboratoires de l'Université Paris-Saclay, University of Central Florida d'Orlando (USA), University College London (RU), Institut ATOMKI de Debrecen (Hongrie), ISTP-CNR de Bari (Italie), ainsi que les Universités de l'Ouest et Politehnica de Timisoara (Roumanie).

L'équipe Processus Réactifs du LOMC dispose de puissants moyens de calculs : d'une part des serveurs performants et d'accès à centre régionaux et nationaux de calcul - CRIANN, IDRIS - et, d'autre part, des logiciels performants de chimie quantique et de diffusion électroniques - MOLPRO, QUANTEMOL.

Contraintes et risques

Il n'y a pas de risque particulier concernant le lieu de travail à LOMC, l'activité étant de nature exclusivement théorique. Du point de vue scientifique, les risques sont inhérents aux méthodes utilisées, et portent surtout sur la qualité de données moléculaires qui servent à la modélisation de la dynamique quantique.

Informations complémentaires

Le jeune chercheur devra être titulaire d'un master en Physique ou Chimie, avec des aptitudes et motivation pour le calcul analytique, pour les méthodes numériques et pour la programmation. Il devra avoir des qualités portant sur la rédaction et la réalisation des projets scientifique, se rendre autonome et en même temps prêt à collaborer. Les candidats intéressés devront fournir un CV complet mentionnant deux personnes référentes susceptibles d'être contactées par les encadreurs, ainsi qu'une lettre de motivation argumentée. Date limite de réception des candidatures : 5 août 2020.

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