Chirped-Pulse in Uniform Flow

International audienceThe synergy between laboratory measurements, theoretical advances, and modeling of chemical networks has led to considerable progress in our understanding of astrophysical environments. However, experimentally measured reaction rates generally leave product identity and branching ratios unknown. This limitation arises from experimental challenges inherent in quantitative detection of the full range of products of a given reaction, especially for large polyatomic systems. To address this problem, we have developed a new approach that uses broadband microwave pulses (> 10 GHz) to probe the reaction products thermalized at low temperatures (~ 20 K) in a uniform supersonic flow (Chirped-Pulse in Uniform Flow, C-PUF). This technique provides clear and quantifiable spectroscopic signatures for all products with a dipole moment. I will first illustrate the performance of our approach and discuss a number of challenges related to the collisional environment in the flow. A detailed study of the CN + C3H4 reaction in the spectral range [60-90] GHz will then be presented. Finally, I will focus on the potential of C-PUF for astrochemistry thanks to an unprecedented overlap with the frequency ranges of current radio telescopes such as ALMA and NOEMA.La synergie entre les mesures de laboratoire, les avancées théoriques, et la modélisation des réseaux chimiques a conduit à des progrès considérables de notre compréhension de la chimie dans les milieux astrophysiques. Cependant, les taux de réaction mesurés expérimentalement laissent généralement l'identité des produits et leurs rapports de branchement inconnus. Cette limitation provient de défis expérimentaux inhérents à la détection quantitative de la gamme complète de produits d'une réaction donnée, en particulier pour les systèmes polyatomiques de grande taille. Pour répondre à cette problématique, nous avons développé une nouvelle approche qui utilise des impulsions micro-ondes large-bande (>10 GHz) pour sonder les produits de réaction thermalisés à basses températures (~ 20 K) dans un écoulement supersonique uniforme (Chirped-Pulse in Uniform Flow, C-PUF). Cette technique fournit des signatures spectroscopiques claires et quantifiables pour tous les produits possédant un moment dipolaire. Je vais d'abord illustrer ces performances et discuter un certain nombre de défis liés à l'environnement collisionnel dans l'écoulement. Une étude détaillée de la réaction CN + C3H4 dans la gamme spectrale [60-90] GHz sera ensuite présentée. Enfin, l’accent sera mis sur le fort potentiel de C-PUF pour l’astrochimie grâce à un recouvrement inédit avec les domaines de fréquences des radiotélescopes actuels tels que NOEMA et ALMA