Chimie interstellaire des glaces : processus de formation de systèmes prébiotiques - Laboratoire de Chimie Théorique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Interstellar Chemistry of Ices : Prebiotic Formation Process

Chimie interstellaire des glaces : processus de formation de systèmes prébiotiques

Maël Boland M'Sadek
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1235256
  • IdRef : 26767886X

Résumé

Following the discovery of new process and environments, astrochemistry is the subject of a renewed interest. The discovery of complex organic molecules and among them prebiotic molecules dictates the community to consider new reaction paths. Precursors of important molecules in life have been observed in space and the outbreak of such molecules are not yet fully understood. Despite the extreme conditions, interstellar medium witness the possibility to form ice grains constituted of volatile molecules where water is superabundant. These icy grains are identified as the siege of important reactivity and it is necessary for the astrochemists to understand the role of ices in reactivity process of the interstellar medium. To adress this question, quantum chemistry methods are employed to study the variety of environment inside the solids. We were able to demonstrate that theses models bring new reactivity insights of icy grains in space. We reveal the possibility for HNC to isomer in HCN on the surface of water ice with an energy barrier of 2.5 kcal/mol in contrast to ice porosity where it is barrierless. The catalysis identified should have an influence on abundance ratio of [HNC:HCN] of interstellar regions. The present manuscript also investigated the formation of formamide, a central molecule in the emergence of life. The mechanism rely on the production of OH radicals at the surface, reaction with HNC, proton transfer and the exposure of ice to hydrogen atoms from the gas phase. Meanwhile HCN exhibit an energy barrier of 4.9 kcal/mol. From both studies an obvious catalytic role of water ice is identified for surface reaction and reactions in solid bulk.
Suite à la découverte de nouveaux processus et de nouveaux environnements, la réactivité du milieu interstellaire est un thème de recherche s’offrant une nouvelle jeunesse. La découverte de molécules complexes organiques, dont les molécules prébiotiques, oblige la communauté à envisager de nouveaux chemins réactionnels possibles. Des précurseurs de molécules importantes du vivant ont été observés dans l’espace dont l’apparition n’est pas encore compris. Les conditions extrêmes du milieu interstellaire voient pourtant la formation de grains de glaces qui pourraient être le siège de cette réactivité nouvelle. Parmi les techniques disponibles pour répondre à cette question, les méthodes de chimie quantique ont été choisis pour étudier le rôle du solide dans la réactivité du milieu interstellaire. Notre manuscrit fourni un exemple des informations que peuvent obtenir ces méthodes sur la nature et le rôle des solides dans le milieu interstellaire. Nos études ont révélé la possibilité pour HNC de s’isomériser en HCN sur la surface de glace avec une barrière de 2,5 kcal/mol tandis qu’elle se fait sans barrière dans des cavités de la glace d’eau. L’existence de cette réaction pourrait impacter le rapport d’abondance [HNC:HCN] dans le milieu interstellaire. La molécule HNC est également identifié dans la formation du formamide, qui est un précurseur central de la chimie du vivant. Le mécanisme général repose sur la production de radicaux OH et l’exposition aux hydrogènes de la phase gazeuse. Tandis qu’HCN exhibe une barrière d’énergie trop élevé. De ces deux études ressort un rôle catalytique manifeste de la glace d’eau dans les réactions de surface et au cœur du solide.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04020818 , version 1 (09-03-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04020818 , version 1

Citer

Maël Boland M'Sadek. Chimie interstellaire des glaces : processus de formation de systèmes prébiotiques. Chimie théorique et/ou physique. Sorbonne Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021SORUS555⟩. ⟨tel-04020818⟩
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