Projet ANR-13-BS05-0008 – IMOLABS : Molecules interstellaires : spectroscopie et synthèse en laboratoire
Programme : Blanc - SIMI 5 - Physique subatomique et théories associées, astrophysique, astronomie et planétologie (Blanc SIMI 5)
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame GERIN Maryvonne (Laboratoire d'etudes du rayonnement et de la matiere en astrophysique)
Partenaires : Institut des Sciences Chimiques de Rennes; Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 609181.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Molécules interstellaires : spectroscopie et synthèse au laboratoire et dans l'espaceDepuis la détection des toutes premières molécules dans le milieu interstellaire, les progrès dans la compréhension des voies de formation et desctruction des molécules ont été étroitement couplés avec les avancées en spectroscopie de laboratoire et dans les  techniques de synthèse. Ce projet rassemble des experts en chimie, physique moléculaire, instrumentation et astrophysique pour poursuivre l'explroation de la chimie dans le milieu interstellaire.
Astrochimie : du laboratoire a l'espaceL'astrochimie entre dans un âge d'or, grâce à l'augmentation de la sensibilité des détecteurs, de leur bande passante ainsi que de la surface des télescopes. L'analyse des spectres ascronomique, qui conduit éventuellement à la détection de nouvelles molécules, est néanmoins rendue dfficile par la connaissance imparfaite des spectres des molécules, qu'elles soient stables ou réactives. Le manque de compréhension des chemins de formation des molécules est un second point clé, qui explique le faible taux de succès   des recherche de nouvelles molécules. Ce programme interdisciplinaire a pour but de progresser sur ces points en développant conjointement : i) de nouvelles techniques augmentant la sensibilité de la spectroscopie au laboratoire, ii) de nouvelles méthodes de production des molécules, et iii) la modélisation astrophysique et l'analyse des données d'observation. Les objectifs du projet sont la détection de nouveaux composés interstellaires, en particulier de nouveaux radicaux comme CH2OH et des composés azotés de la famille des nitriles et isonitriles. Un deuxième aspect est l'amélioration des instruments de spectroscopie par l'automatisation, l'augmentation de la vitesse de balayage, l'accroissement de la gamme de fréquence et la détection hétérodyne.
Approche interdisciplinaireLes diférentes méthodes sont utilisées tour à tour pour permettre une approche complète de la question de l'identification de nouvelles espèces intersyellaires, à savoir : Synthèse organique, spectroscopie moléculaire, détection hétérodyne, sources THz, radioastronomie, modélisation astrophysique.
Résumé de la soumission : L'astrochimie entre dans un âge d'or avec la mise en exploitation de nouveaux instruments combinant une excellente sensibilité, surface collectrice et une large bande passante. L'analyse des spectres astronomiques, et en particulier la détection de nouvelles molécules, est freinée par le manque de données spectroscopiques, qu'il s'agisse de molécules stables, de radicaux ou d'ions.  Malgré les conditions d'environnement difficiles, la chimie interstellaire et circumstellaire est très riche avec la présence de nombreuses espèces, de leurs isomères et isotopologues (notamment ceux portant un atome de deutérium).  La compréhension imparfaite des processus de formation des molécules interstellaires est un deuxième problème, qui entraîne une faible efficacité dans les recherches de molécules interstellaires. Ce projet interdisciplinaire a pour but d'améliorer ces deux aspects en développant conjointement : i) de nouvelles techniques pour la spectroscopie moléculaire basées sur les développements dans le domaine THz, améliorant la sensibilité et la couverture en fréquence, ii) de nouvelles méthodes de synthèse de molécules candidates, iii) de nouveaux programmes d'observations et la modélisation astrophysique associée. L'équipe rassemble des spécialistes de ces différents aspects (astrophysique, instrumentation micro-onde, spectroscopie moléculaire et synthèse organique) qui vont partager leurs connaissances.
Résultats : De nombreuses synthèses d’hétérocomposés ont été effectuées afin d’enregistrer leur spectre de microonde et de tenter de détecter ces espèces dans le MIS. Peuvent être cités l’éthanimine CH3CH=NH, l’hydroxyacétonitrile (HOCH2CN), l’aminomalononitrile (NCCH(NH2)CN),1 le 3-butynal (MeC?CCHO), le méthyl isocyanate (CH3-NCO), le méthyl cyanate (CH3OCN), …. 
Nous avons développé et mis en place le nouveau spectromètre à balayage rapide en fréquence. 
Les ions NO+ et  NCCNH+ ont été détectés grâce aux relevés de l'équipe de J. Cernicharo.
Perspectives : La prochaine étape dans les développements expérimentaux consiste à coupler le système à balayage et acquisition rapide avec la détection hétérodyne dès l’arrivée de la doctorante à Lille.
Publications et brevets : 1. Motiyenko, R.A., Margulès, L., Alekseev, E.A., Guillemin, J.-C. High-resolution millimeter wave spectroscopy and Ab initio calculations of aminomalononitrile (2015) Journal of Physical Chemistry A, 119 (6), pp. 1048-1054. DOI: 10.1021/jp512625s
2. Cernicharo et al. : ApJ (2014) 795:40 : Tentative Detection of the Nitrosylium Ion in Space (doi:10.1088/0004-637X/795/1/40)
3. C. Cabezas, C. Barrientos, A. Largo, J.-C. Guillemin, J. Cernicharo, I. Peña, J. Alonso Generation and structural characterization of aluminum cyanoacetylide J. Chem. Phys. 141, 104305 (2014).