Rôle des métaux dans la chimie des poussières (d’étoiles)

Comprendre la formation des poussières d’étoiles en laboratoire est un des objectifs du projet ERC Synergy Nanocosmos (1). L’équipe toulousaine impliquée dans ce projet vient de publier une méthodologie permettant d’explorer les mécanismes mis en jeu lors de l’addition d’un métal dans un environnement riche en carbone, hydrogène, oxygène et silicium. Pour cela, l’équipe a tiré profit de l’expertise du laboratoire LAPLACE (2) en plasmas poussiéreux et utilisé plus spécifiquement un réacteur qui permet la pulvérisation d’une cible métallique (ici en argent en lien avec des applications dans d’autres domaines) en présence d’espèces provenant de la décomposition dans le plasma d’un précurseur moléculaire organosilicié.

Ces expériences ont permis de mettre en évidence la formation de nanoparticules métalliques (~15 nm) dans un milieu formant des poussières organosiliciées de taille typique 200 nm, montrant une ségrégation de la phase métallique par rapport aux autres éléments. D’autre part, l’analyse moléculaire des poussières par spectrométrie de masse par désorption-ionisation laser (3) a montré la présence d’hydrocarbures de grande taille et d’espèces organométalliques. Des expériences complémentaires ont alors été menées dans une source de vaporisation laser (4) pour comprendre la réaction des atomes, ions et petits agrégats d’argent avec l’acétylène. Combinées à l’étude de mécanismes réactionnels par chimie quantique (LCPQ, 5), ces expériences ont permis de montrer le rôle de complexes tels que Ag₂C₂H à la fois dans la croissance des hydrocarbures et dans la nucléation des nanoparticules métalliques, deux produits importants de la chimie des étoiles.

Ces premiers résultats et la méthodologie mise en place vont permettre à l’équipe de poursuivre ces études sur des métaux d’intérêt astrophysique comme le fer.

Ce travail 100% toulousain (UT3 Paul Sabatier/CNRS) met en jeu l’expertise conjointe d’équipes à l’IRAP (astrophysique de laboratoire ; C. Joblin), au LAPLACE (plasmas poussiéreux ; K. Makasheva) et au LCPQ (chimie physique quantique ; A. Simon) dans une synergie très féminine.

Notes

1. Site Web dédié au projet NanoCosmos : https://nanocosmos.iff.csic.es
2. Laboratoire LAPLACE : http://www.laplace.univ-tlse.fr/
3. Dispositif AROMA à l’IRAP.
4. Dispositif PIRENEA 2 de l’IRAP/LCAR
5. LCPQ : https://www.lcpq.ups-tlse.fr/

Ressource complémentaire

• Publication scientifique : Impact of Metals on (Star)Dust Chemistry: A Laboratory Astrophysics Approach in Frontiers in Astronomy and Space Sciences by Rémi Bérard, Kremena Makasheva, Karine Demyk, Aude Simon, Dianailys Nuñez Reyes, Fabrizio Mastrorocco, Hassan Sabbah and Christine Joblin. Front. Astron. Space Sci., 25 March 2021 | https://doi.org/10.3389/fspas.2021.654879

Contact IRAP

• Christine Joblin, christine.joblin@irap.omp.eu