Hydrocarbon molecules databases for waste treatment applications - Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des Solides Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Hydrocarbon molecules databases for waste treatment applications

Bases de données sur les molécules d'hydrocarbures pour les applications de traitement des déchets

Résumé

In this thesis, we investigate the vibronic (de-) excitation and dissociative recombination of CH+ by low-energy electron impact. We first develop a theoretical approach for the electron-impact vibronic (de-) excitation of CH+. In this approach, the fixed-nuclear R-matrix method is employed to compute electron-ion scattering matrices in the Born-Oppenheimer approximation. A vibronic frame transformation and the closedchannel elimination procedure in a spirit of molecular quantum defect theory are employed to construct an energy-dependent scattering matrix describing interactions between vibronic channels of the target ion induced by the incident electron. The obtained scattering matrix accounts for Rydberg series of vibronic resonances in the collisional spectrum. Cross sections for vibronic excitation for different combinations of initial and final vibronic states are computed. A good agreement between electronic-excitation cross sections, obtained using the quantum defect theory and in a direct R-matrix calculation, demonstrates that the present approach provides a reliable tool for determination of vibronic (de-) excitation cross sections for targets with low-energy electronic resonances. Such targets were difficult to treat theoretically using earlier methods. Within the same framework applied for the vibronic (de-) excitations, we further compute the cross section for low-energy dissociative recombination of CH+ coupling the outgoing-wave basis function defined by complex absorbing potential. The contribution of the three lowest X 1Σ +, a 3Π and A 1Π ionic states and the Rydberg series converging to those states are taken into account. The obtained DR cross sections are quantitatively in good agreement with the experimental measurements and exhibit a resonanc feature analogous to the experimental cross-section curve. The origination of the prominant resonances in the computed results are analyzed through computing the DR probabilities for the partial waves of the incident electron. The d-type partial waves including dσ, dπ and dδ are found considerably contributing to the DR of the ground-state CH+. This may explain the discrepancies observed between thoery and experiment in the preceeding studies.
Dans cette thèse, nous étudions la (dé)excitation vibronique et la recombinaison dissociative du CH+ par impact d'électrons de faible énergie. Nous développons d'abord une approche théorique de l'excitation (dé)vibronique de CH+ par impact d'électrons. Dans cette approche, la méthode de la matrice R à noyaux fixes est utilisée pour calculer les matrices de diffusion des électrons et des ions dans l'approximation de Born-Oppenheimer. Une transformation vibronique du cadre et la procédure d'élimination à canal fermé dans l'esprit de la théorie des défauts quantiques moléculaires sont utilisées pour construire une matrice de diffusion dépendant de l'énergie décrivant les interactions entre les canaux vibroniques de l'ion cible induits par l'électron incident. La matrice de diffusion obtenue tient compte de la série de résonances vibroniques de Rydberg dans le spectre de collision. Les sections transversales de l'excitation vibronique pour différentes combinaisons d'états vibroniques initiaux et finaux sont calculées. Un bon accord entre les sections transversales d'excitation électronique, obtenu en utilisant la théorie des défauts quantiques et dans un calcul direct de matrice R, démontre que l'approche actuelle fournit un outil fiable pour la détermination des sections transversales d'excitation (dé)vibronique pour des cibles avec des résonances électroniques de faible énergie. De telles cibles étaient difficiles à traiter théoriquement avec les méthodes précédentes. Dans le même cadre que celui appliqué aux excitations (dé)vibroniques, nous calculons en outre la section transversale pour la recombinaison dissociative à basse énergie de CH+ couplant la fonction de base de l'onde sortante définie par le potentiel d'absorption complexe. La contribution des trois états ioniques X 1Σ +, a 3Π et A 1Π les plus bas et la série de Rydberg convergeant vers ces états sont pris en compte. Les sections transversales DR obtenues sont quantitativement en bon accord avec les mesures expérimentales et présentent une caractéristique de résonance analogue à la courbe de la section transversale expérimentale. L'origine des résonances proéminentes dans les résultats calculés est analysée par le calcul des probabilités de DR pour les ondes partielles de l'électron incident. On constate que les ondes partielles de type d, notamment dσ, dπ et dδ, contribuent considérablement à la DR du état de terrain CH+. Cela peut expliquer les écarts observés entre la théorie et l'expérience dans les études précédentes.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03153284 , version 1 (26-02-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03153284 , version 1

Citer

Xianwu Jiang. Hydrocarbon molecules databases for waste treatment applications. Theoretical and/or physical chemistry. Université Paris-Saclay, 2020. English. ⟨NNT : 2020UPAST039⟩. ⟨tel-03153284⟩
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