Soutenance de Thèse de Jonas Bruckhuisen

L’objectif principal de cette thèse était d’étudier les COV oxygénés identifiés comme étant impliqués dans la chimie de l’atmosphère, en particulier dans la formation d’AOS. La spectroscopie rovibrationnelle en phase gazeuse a permis d’étudier les liaisons hydrogène intramoléculaires (LHIs) stabilisant certains composés organiques aromatiques oxygénés quasi-planaires. La principale molécule étudiée par spectroscopie THz à température ambiante et par calculs de chimie quantique (CQ) est  le catéchol. Dans cette molécule, deux groupes hydroxyles voisins forment une LHI et par une rotation concertée de 180° peuvent inverser leurs rôles de donneur et d’accepteur. Les paramètres spectroscopiques ont été ajustés pour l’état fondamental et les quatre états vibrationnels excités de plus basse énergie. Il a été possible de relier directement la dynamique de la LHI à ces paramètres spectroscopiques. Plusieurs autres molécules apparentées ont été étudiées théoriquement avec différentes méthodes de CQ mettant en évidence le potentiel, les limites et les difficultés de ces approches traitant des LHI particulièrement faibles. Un autre objectif principal de cette thèse était l’étude des composés furanes méthylés. Ces COV hétérocycliques ont également été identifiés comme précurseurs gazeux d’AOS. Pour estimer la contribution du 2-méthylfurane (MF) en particulier, des calculs de CQ ont été effectués montrant le potentiel du 2-MF à réagir avec le NO3 qui est le principal réactif dans l’atmosphère pendant la nuit. La spectroscopie à ondes millimétriques à température ambiante du 3-MF et l’analyse des spectres obtenus ont été réalisées. En raison de la division des raies de rotation causée par la rotation interne du groupe méthyle, cette analyse a nécessité un traitement spécifique pour ce mouvement de grande amplitude. Comme l’approche locale couramment utilisée du code XIAM n’était pas suffisante pour ajuster correctement les paramètres du premier état excité, l’approche globale du code BELGI a été utilisée non seulement pour 3-MF mais également appliquée au 2-MF mesuré précédemment dans la littérature. Pour aller plus loin dans l’utilisation de la spectroscopie THz dans les sciences de l’atmosphère, nous avons développé un système de chauffage sur la cellule à gaz et, par ailleurs, nous avons démontré qu’il était possible de coupler le spectromètre à ondes submillimétriques dans une chambre de simulation atmosphérique (CSA). Avec le système de chauffage, la pression de vapeur de la molécule étudiée peut être augmentée, élargissant le champ des molécules potentielles aux COV semi-volatils. Les premiers spectres ont été obtenus pour le méthylcatéchol avec une température optimisée à 70°C. Enfin, pour la première fois, par le couplage du spectromètre à ondes millimétriques à une CSA nous avons montré qu’il était possible de réaliser un suivi submillimétrique in situ des réactions atmosphériques dans une CSA.