Collisions électroniques réactives dans l’atmosphère et dans les plasmas froids : le cas des cations contenant hydrogène et azote

Les plasmas contenant de l’hydrogène moléculaire diatomique (H₂) et de l’azote moléculaire diatomique (N₂) présentent des propriétés remarquables et sont difficiles à modéliser. En présence d’un catalyseur, ils sont à la base d’un procédé qui amène à l’obtention de l’ammoniac (NH₃), support pour le stockage d’hydrogène. D’autre part, ils sont importants dans les réacteurs de fusion (projet ITER), dans la propulsion des nanosatellites, et dans divers procédés industriels. Dans l’atmosphère, NH₃ et NH₄⁺ sont des polluants très toxiques.

         Le travail de thèse proposée porte sur les collisions réactives entre électrons et cations d’hydrogène moléculaire (H₂⁺) et de hydrures d’azote (NH⁺, NH₂⁺, etc.), qui amènent à la recombinaison dissociative, excitation ro-vibrationnelle et excitation dissociative. Il sera réalisé en utilisant la Théorie du Défaut Quantique Multivoies (MQDT), la Théorie de la Matrice R, la technique Multiconfiguration Time Dependent Hartree (MCTDH) et la Chimie Quantique.

         Une partie de la recherche envisagée est incrémentale, car nous allons utiliser les codes de calcul déjà existant pour évaluer les vitesses de réaction pour D₂⁺ et NH⁺ à basse température et pour H₂⁺ à haute température respectivement. Une autre partie sera innovante sur plan méthodologique, car nous allons d’une part améliorer notre méthode MQDT séquentielle et, d’autre part, intégrer d’autres méthodes, complémentaires, à savoir une version MQDT alternative fortement assistée par la Théorie de la Matrice R et une méthode de paquets d’onde. Ce second type de recherche innovante aura lieu en collaboration avec Dr. M. AYOUZ du CentraleSupélec (Université Paris-Saclay) qui sera co-directeur de la thèse, et avec des jeunes chercheurs du LOMC. Des études portant sur les collisions moléculaires seront aussi initiées.

Le Laboratoire Ondes et Milieux Complexes est une unité mixte de recherche CNRS (UMR 6294) de l’Université Le Havre Normandie. Le LOMC compte une quarantaine d’enseignants-chercheurs/chercheurs permanents travaillant dans de nombreux domaines liés à l’ingénierie des systèmes énergétiques en général et des énergies marines en particulier, la mécanique des fluides, l'énergétique moléculaire, l’acoustique sous-marine et environnementale, l’évaluation et le contrôle non destructif par ultrasons, les métamatériaux acoustiques, la mécanique des matériaux, les matériaux composites, le génie civil et côtier, l’imagerie et l’environnement.

Bonne connaissance de la mécanique quantique, des mathématiques appliquées (calcul analytique), des outils numériques (programmation) et de l’anglais.