Caractérisation spectroscopique des mélanges gazeux de molécules clés pour les atmosphères terrestre et planétaires // Spectroscopic characterization of gas mixtures of key molecules for the Earth and planetary atmospheres

L'atmosphères terrestre est le siège de processus physico-chimiques complexes impliquant des molécules clés, qui jouent un rôle déterminant dans la dynamique climatique. Parmi ces molécules, les composés organiques qui occupent un rôle central, notamment dans les mécanismes de formation des aérosols. Cependant, ces processus restent en grande partie méconnus, générant des incertitudes significatives dans la modélisation climatique et l'étude des atmosphères planétaires.
Pour améliorer cette compréhension, une caractérisation spectroscopique approfondie de ces molécules, incluant leurs agrégats faiblement liés et leurs intermédiaires instables en phase gazeuse, est cruciale. En s'appuyant sur la spectroscopie rotationnelle, ce projet permettra d'étudier ces composés organiques, leurs produits de dégradation, ainsi que les interactions non-covalentes qui stabilisent les clusters moléculaires, étape cruciale dans la formation des aérosols.
L'approche combine des expériences en jet supersonique, visant à stabiliser des agrégats moléculaires complexes et des espèces réactives, avec des calculs de chimie quantique pour interpréter et attribuer les spectres obtenus. En combinant ces outils, le projet fournira des données essentielles pour comprendre, à l'échelle moléculaire, les mécanismes d'évolution chimique en milieu gazeux. Déjà appliquée aux études atmosphériques terrestres, cette méthodologie sera élargie à l'analyse des atmosphères planétaires et des environnements interstellaires, ouvrant de nouvelles perspectives dans l'exploration des systèmes extraterrestres.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

The Earth's atmosphere is the site of complex physico-chemical processes involving key molecules that play a decisive role in climate dynamics. Among these molecules, organic compounds play a central role, particularly in aerosol formation mechanisms. However, these processes remain largely unknown, generating significant uncertainties in climate modelling and the study of planetary atmospheres.
To improve this understanding, in-depth spectroscopic characterisation of these molecules, including their weakly bound aggregates and unstable intermediates in the gas phase, is crucial. Using rotational spectroscopy, this project will study these organic compounds, their degradation products and the non-covalent interactions that stabilise molecular clusters, a crucial step in the formation of aerosols.
The approach combines supersonic jet experiments, aimed at stabilising complex molecular aggregates and reactive species, with quantum chemistry calculations to interpret and attribute the spectra obtained. By combining these tools, the project will provide essential data for understanding, on a molecular scale, the mechanisms of chemical evolution in a gaseous environment. Already applied to terrestrial atmospheric studies, this methodology will be extended to the analysis of planetary atmospheres and interstellar environments.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Maîtrise de la programmation et des algorithmes Compréhension des interactions lumière-matière Compétences en communication scientifique Capacité à résoudre des problèmes complexes Expérience en techniques expérimentales et jet supersonique Travail en équipe et curiosité scientifique
Proficiency in programming and algorithms Understanding of light-matter interactions Skills in scientific communication Ability to solve complex problems Experience in experimental techniques and supersonic jets Teamwork and scientific curiosity