Étude de la formation de résonances électroniques et de leur rôle dans la fragmentation neutre de molécules d'intérêt biologique

Abstract

Cette thèse est présentée à la Faculté de médecine de l'Université de Sherbrooke en vue de l'obtention du grade de Ph.D. en Radiobiologie. Elle contient des résultats expérimentaux enregistrés avec un spectromètre d'électrons à haute résolution. Ces résultats portent sur la formation de résonances électroniques en phase condensée et de différents canaux pour leur décroissance. En premier lieu, nous présentons des mesures d'excitations vibrationnelles de l'oxygène dilué en matrice d'argon pour des énergies des électrons incidents de 1 à 20 eV. Les résultats suggèrent que le temps de vie des résonances de l'oxygène est modifié par la densité d'états d'électrons dans la bande de conduction de l'argon. Nous présentons aussi des spectres de pertes d'énergie d'électrons des molécules de têtrahydrofuranne (THF) et d'acétone. Dans les deux cas, la position en énergie des pertes associées aux excitations vibrationnelles est en excellent accord avec les résultats trouvés dans la littérature. Les fonctions d'excitation de ces modes révèlent la présence de plusieurs nouvelles résonances électroniques. Nous comparons les résonances du THF et celles de la molécule de cyclopentane en phase gazeuse. Nous proposons une origine commune aux résonances ce qui implique qu'elles ne sont pas nécessairement attribuées à l'excitation des électrons non-appariés de l'oxygène du THF. Nous proposons une nouvelle méthode basée sur la spectroscopie par pertes d'énergie des électrons pour détecter la production de fragments neutres qui demeurent à l'intérieur d'un film mince condensé à basse température. Cette méthode se base sur la détection des excitations électroniques du produit neutre. Nous présentons des résultats de la production de CO dans un film de méthanol. Le taux de production de CO en fonction de l'énergie incidente des électrons est calibré en termes d'une section efficace totale de diffusion des électrons. Les résultats indiquent une augmentation linéaire du taux de production de CO en fonction de l'épaisseur du film et de la dose d'électrons incidente sur le film. Ces données expérimentales cadrent dans un modèle simple où un électron cause la fragmentation de la molécule sans réaction avec les molécules avoisinantes. Le mécanisme proposé pour la fragmentation unimoléculaire du méthanol est la formation de résonances qui décroissent dans un état électronique excité. Nous suggérons l'action combinée de la présence d'un trou dans une orbitale de coeur du méthanol et de la présence de deux électrons dans la première orbitale vide pour expliquer la déhydrogénation complète du méthanol pour des énergies des électrons entre 8 et 18 eV. Pour des énergies plus grandes, la fragmentation par l'intermédiaire de l'ionisation de la molécule a déjà été suggérée. La méthode de détection des états électroniques offre une alternative à la détection des excitations vibrationnelles puisque les spectres de pertes d'énergie des électrons sont congestionnés dans cette région d'énergie pour les molécules polyatomiques.