Étude théorique des collisions d'électrons de basse énergie avec des molécules d'intérêt biologique

Abstract

Les électrons de basse énergie sont générés en grande quantité lors d'une irradiation par des rayons X ou 7 ou encore par des particules de hautes énergies (électrons ou protons). En fait, ils constituent l'espèce secondaire la plus abondante. II est donc important d'étudier en détail leurs interactions avec la matière biologique afin d'achever une compréhension complète de l'effet du rayonnement ionisant sur le vivant. Nous nous proposons dans ce travail de recherche d'étudier théoriquement l'interaction des EBE avec des systèmes d'intérêt biologique comme le méthanol, le tétrahydrofurane (THF) et le dimère d'eau. Une partie de cette étude est effectuée en phase gazeuse, c.-à-d. sur des molécules isolées. Pour ce faire, nous utilisons la théorie de la matrice R. Cette méthode a été employée avec succès dans l'étude des collisions d'électrons lents avec des atomes ou des molécules de taille petite à moyenne (2 à 4 noyaux). Nous nous proposons de l'appliquer ici à des molécules de taille importante (6 à 13 noyaux). Nous avons identifié lors de ce travail les avantages et les inconvénients d'appliquer la théorie de la matrice R aux molécules biologiques. En particulier, nous avons montré que l'implémentation actuelle du logiciel R-matrix (Tennyson & Morgan 1999) a des limites à lever avant d'entreprendre des calculs avec des cibles plus complexes. De plus, nous avons montré la nécessité de disposer d'études préalables du spectre électronique de la molécule cible. Ces études permettraient la sélection du meilleur modèle représentant la cible, ce qui permet ensuite de générer des données de collision finales fiables. Dans le milieu biologique, les molécules ne sont pas isolées et l'interaction avec les EBE prend en compte l'effet de l'environnement. Le second volet de cette thèse de doctorat a été de développer un outil simple qui permettrait d'obtenir de l'information sur les processus de collision dans les phases complexes (comme les solides ou les agrégats) à partir de données de collisions en phase gazeuse, qui peuvent être obtenues par exemple avec la méthode de la matrice R. Pour ce faire nous avons commence par valider l'utilisation de la méthode de la matrice R dans un environnement condensé. Ceci nous a permis d'identifier les contraintes nécessaires afin d'être en mesure d'effectuer un calcul de diffusion multiple en utilisant les données de collision générées pour une molécule isolée. Finalement, nous avons appliqué cette approche à une cible formée de deux centres diffuseurs et avons été en mesure de déterminer la SE de collision avec un dimère d'eau. En conclusion, il a été possible dans la présente thèse de 1. Calculer la section efficace élastique de collision pour les trois systèmes cibles. La comparaison avec les données expérimentales et/ou théoriques disponibles montre que nos calculs donnent des résultats satisfaisants. 2. Calculer la section efficace d'excitation électronique du méthanol et du THF. 3. Caractériser les résonances électroniques (positions et durées de vie) ainsi qu'identifier les états parents. 4. Mettre en application une nouvelle méthode simple permettant de calculer la section efficace de collision avec des systèmes complexes tels que le dimère d'eau. [Symboles non conformes]