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Other titre : Synthèse de molécules organiques et des briques de la vie par l’irradiation d’électrons de basse énergie sur les glaces que l’on retrouve dans l’espace

dc.contributor.advisorHuels, Michael Albert
dc.contributor.advisorSanche, Léon
dc.contributor.authorEsmaili, Sasanfr
dc.date.accessioned2018-07-25T15:32:53Z
dc.date.available2018-07-25T15:32:53Z
dc.date.created2018fr
dc.date.issued2018-07-25
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11143/12987
dc.description.abstractLes origines des molécules organiques élémentaires nécessaires à la vie sur terre (e, g, acides aminés, bases nucléiques, phospholipides, etc.), les soi-disant « briques de la vie », ont fait l'objet d'une recherche intensive depuis les premières expériences de Miller et Urey dans les années 1950. Cependant, au cours des 40 dernières années, une grande diversité de molécules bio/organiques ont été observées dans l’espace et semblent omniprésentes dans la plupart des environnements spatiaux. Cela renforce l’hypothèse que les blocs de construction de la vie, une fois formés dans l'espace, pourraient s’être retrouvés sur la terre via des impacts de météorites ou de comètes. Puisque la matière est soumise aux rayonnements ionisants partout dans l’univers, l'existence de cette panoplie de molécules bio/organiques dans l'espace suggère qu’elles peuvent être synthétisées dans le milieu interstellaire, ou sur les corps du système solaire. Ce traitement par radiation, ou synthèse, peut être étudié en laboratoire, mais à ce jour, la plupart des recherches se concentrent sur le rayonnement UV stellaire ou les particules de haute énergie (vent stellaire, rayons cosmiques, etc.). Ces dernières produisent dans la matière d'abondants électrons de basse énergie (EBE) sous les 100 eV, mais le rôle de ces électrons dans la synthèse des briques de la vie a été, jusqu'à récemment, plutôt supposé qu'étudié. Dans cette thèse, je décris une étude approfondie et détaillée dans laquelle des molécules bio/organiques, y compris des acides aminés, peuvent être formées par les EBE dans des environnements spatiaux simulés. Des films minces de composition moléculaire différente (par exemple, O2, CH4, CO2, NH3 et leurs mélanges) sont condensés sous ultravide sur un substrat métallique maintenu à ~ 20 K et exposés à une irradiation par des électrons de faible énergie (0-100 eV). Des méthodes d'analyse de surface in situ multiples, à savoir la désorption d'ions stimulée par électrons, la spectroscopie de photoélectrons X et la désorption programmée en température, ont été utilisées pour étudier la chimie induite par l’impact d’EBE et pour observer la formation de nouvelles espèces chimiques complexes. Parmi celles-ci, nous identifions l'acétylène (C2H2), l'éthane (C2H6), le propylène (C3H6) et l'éthanol (C2H5OH), ainsi que la glycine (NH2CH2COOH), le plus simple constituant des protéines, formées par les EBE dans les glaces CH4:CO2:NH3 et cela jusqu'à une énergie aussi basse que 9,5 eV. D’autres molécules contenant les groupes C2O2, C2O3, N2 et NO, ou les sous-unités CN et HCN (qui sont les éléments de base de l'adénine) ont aussi été observées. Les EBE induisent la production de nouvelles espèces chimiques contenant à la fois les liaisons C-O et C=O, ainsi que O-C=O, N-O, N=O et enfin C-C.fr
dc.description.abstractAbstract: The origins of the most basic organic molecules required for life on Earth (e,g, amino acids, nucleobases, phospholipids, etc.,), the so-called “building blocks of life”, have been the focus of significant reseach ever since the early experiments by Miller and Urey in the 1950s. Over the last 40 years, however, astronomical observations of a diverse and ubiquitous inventory of bio-organic molecules in most space environments have given rise to the hypothesis that life’s building blocks, once formed in space, may have provided the molecular seeds for life on Earth via meteorite or cometary impacts. Given the fact that both ionizing radiation and matter exist throughout the universe, the existence of this panoply of bio/organic molecules in space suggests that life’s building blocks (e.g. aminoacids, nucleobases) can be synthesized via space-radiation processing of molecular ices in cold regions of the interstellar medium, or on solar system bodies. This radiation processing, or synthesis, can be studied in the laboratory, but to date, most efforts focus on stellar UV radiation, or high energy particles (stellar wind, cosmic rays, etc.). The latter produce abundant low energy electrons (LEEs) below 100 eV in matter, however the role of LEEs in the synthesis of life’s building blocks in space has, until recently, been rather assumed than studied. In this thesis, I describe an extended and detailed investigation in which bio-organic molecules, including amino acids, may be formed by LEE in simulated space environments: thin films of differing molecular composition (e.g., O¬2, CH4, CO2, NH3, and mixtures thereof) are condensed under ultra-high vacuum upon a metallic substrate at ~20 K, and exposed to low energy (0-100 eV) electron irradiation. Multiple in situ surface-analysis methods, namely electron stimulated desorption (ESD) of ions, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and temperature programmed desorption(TPD), have been employed to investigate the LEE-driven chemistry and to observe the formation of new complex chemical species. Among these we identify acetylene (C2H2), ethane (C2H6), propylene (C3H6), and ethanol (C2H5OH), as well as Glycine (NH2CH2COOH), the simplest building block of proteins, formed in CH4:CO2:NH3 ices by LEEs down to 9.5eV; still unidentified are molecules containing C2O2, C2O3, N2, and NO moieties, or CN and HCN subunits, the basic building blocks of Adenine. LEEs induce the production of new chemical species containing both C-O and C=O, as well as O-C=O, N-O, N=O, and multiple C-C bonds.fr
dc.language.isoengfr
dc.publisherUniversité de Sherbrookefr
dc.rights© Sasan Esmailifr
dc.subjectAstrophysical Icesfr
dc.subjectLow energy electronsfr
dc.subjectPrebiotic chemistryfr
dc.subjectRadiation chemistryfr
dc.subjectChimie des radiationsfr
dc.subjectChimie pré-biotiquefr
dc.subjectÉlectrons de basse énergiefr
dc.subjectGlaces dans l’espacefr
dc.titleSynthesis of organic molecules and the buildings blocks for life by low energy electron irradiation of astrophysical icesfr
dc.title.alternativeSynthèse de molécules organiques et des briques de la vie par l’irradiation d’électrons de basse énergie sur les glaces que l’on retrouve dans l’espacefr
dc.typeThèsefr
tme.degree.disciplineSciences des radiations et imagerie biomédicalefr
tme.degree.grantorFaculté de médecine et des sciences de la santéfr
tme.degree.levelDoctoratfr
tme.degree.namePh.D.fr


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