Domaine scientifique principal de la thèse :
Physique moléculaire et dynamique réactionnelle

Domaine scientifique secondaire de la thèse :
Physico-chimie des atmosphères planétaires
Intitulé français du sujet de thèse proposé :

Etude théorique de la réaction N(2D) + CH4 d’intérêt pour Titan

Intitulé en anglais :

Theoretical study of the N(2D) + CH4 reaction of interest for Titan

Description du projet scientifique

Le sujet de cette thèse concerne l’étude théorique des collisions réactives en phase gazeuse pour des systèmes qui interviennent en astrophysique et notamment dans l’atmosphère de Titan, le plus grand satellite de Saturne. Le but de cette étude est notamment d’obtenir les
sections efficaces et les taux de réaction dans un grand domaine de température y compris les plus basses (90 K environ sur Titan) pour lesquelles les expériences actuelles de laboratoire sont difficiles à mettre en oeuvre. Par ailleurs il est important de noter que les modèles
astrophysiques sont très sensibles aux valeurs de ces taux et que les méthodes de simulation numériques peuvent mettre en évidence de nouveaux mécanismes réactionnels à insérer dans ces modèles.
L’étudiant(e) sera amené(e) à étudier la réaction N(2D) + CH4 qui est une réaction clé dans l’atmosphère de Titan. Elle met en jeu l’atome d’azote dans son premier état électronique excité N(2D) qui est produit principalement par la photolyse de la molécule d’azote, N2, qui avec le méthane CH4 sont les espèces les plus abondantes sur Titan.
L’étude de la réaction N(2D) + CH4 nécessitera de faire appel à des approximations dans le traitement de la dynamique. Il s’agira notamment de déterminer les méthodes quantiques en dimension réduite (gel de certains degrés de liberté) les plus appropriées pour ce type de système. Les méthodes basées sur des trajectoires quasi-classiques offrent par ailleurs une alternative sérieuse aux calculs quantiques qui sont difficiles à mener à cause du grand nombre de dimensions mis en jeu. Des modifications de codes informatiques existants et la création de nouveaux codes seront nécessaires (programmation notamment en Fortran).
Les travaux seront effectués sur le mésocentre de l’université de Bourgogne. Des collaborations sont envisagées avec des groupes de renommée internationale, autant théoriciens (T. Gonzalez-Lezana, Madrid) qu’expérimentateurs (P. Casavecchia, Perugia).
Connaissances et compétences requises :

  • Physique moléculaire : théorie quantique et classique de la diffusion
  • Programmation : notions de Fortran

Nom, prénom et courriel du directeur (et co-encadrant) de thèse :

HONVAULT Pascal (directeur): Pascal.Honvault@u-bourgogne.fr

SCRIBANO Yohann (co-encadrant): Yohann.Scribano@u-bourgogne.fr