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70 results on '"Domaracka, A."'

1. Cosmic-ray sputtering of interstellar ices in the electronic regime

Author: Dartois, E., Chabot, M, da Costa, C.A.P, Nguyen, T, Rojas, J, Duprat, J, Augé, B, Domaracka, A, Rothard, H, Boduch, P, Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Atomes, Molécules et Agrégats (AMA), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Subjects: [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: International audience; Aims. With this article, we aim to provide the sputtering yields for molecular species of potential astrophysical interest and in the electronic regime of interaction characteristic of cosmic rays. We specifically target molecules that are constitutive of interstellar ice mantles.Methods. We used a compendium of existing data on electronic sputtering to calculate the prefactors leading to the generalisation of the stopping-power-dependent sputtering yield for many species condensing at low temperature. In addition, we present new experimental results to constrain the yield for solid CH4, C6, and CH3CN.Results. Electronic sputtering is constrained using literature data for H2, HD, D2, Ne, N2, CO, Ar, O2, Kr, Xe, CO2, SO2, NH3, S, H2O, D2O, CH3OH, Leucine, C20H12, C24H12, and C60. A first-order relation with the sublimation enthalpy is derived, which allows us to predict the sputtering yield within an order of magnitude for most species. The fluctuations around the mean are partly assignable to the differences in resilience towards radiolysis for individual species, and partly to the micro-physics details of the energy transfer to the lattice.
Published: 2023

2. Radiolysis of cytosine at cryogenic temperatures by swift heavy ion bombardments

Author: Gabriel S. Vignoli Muniz, Aditya N. Agnihotri, Basile Augé, Christian Mejía, Rafael Martinez, Hermann Rothard, Alicja Domaracka, Philippe Boduch, École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade do Estado do Amapá (UEAP), Universidad de Cuenca (UCUENCA), and European Project: 654002,H2020,H2020-INFRAIA-2014-2015,ENSAR2(2016)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], Atmospheric Science, Space and Planetary Science, Geochemistry and Petrology
Abstract: International audience; We investigated the radiolysis effects on the cytosine in the solid phase irradiated by swift heavy ions as galactic cosmic ray analogues (GCRs). Infrared (IR) absorption spectroscopy was employed to monitor the physical and chemical radiolytic modifications. The targets were prepared on ZnSe in two different ways: (1) by dropping a nucleobase−water−ethanol solution on the substrate and evaporating the solvent and (2) by sublimation of nucleobase powders in an oven and condensation on the windows. Both types of samples present similar IR absorption spectra. From the exponential decrease of the areas of IR absorption bands as a function of projectile fluence, apparent destruction cross sections ($\sigma_d$) were determined and were found to beery similar for samples prepared using both techniques. The destruction cross section of solid cytosine at cryogenic temperatures follows an electronic stopping (Se) power law: $\sigma_d$ = C S$_e$$^n$ , where C is a constant and the exponential n is a dimensionless quantity. We determined $\sigma_d$ = (3 ± 1) × 10$^{−17}$ S$_e$$^{(1.25 ±0.06)}$. New absorption features emerge from cytosine degradation, which can be attributed to OCN−, H2CO, and HNCO. By using the observed power law, the half-life of cytosine exposed to galactic cosmic rays was estimated in the order of Mega years. The findings reported here may help a better understanding of complex organic molecule radiostability.
Published: 2022

3. Chemical reactions in H2O:CO interstellar ice analogs promoted by energetic heavy ion irradiation

Author: A L F de Barros, C Mejía, E Seperuelo Duarte, A Domaracka, P Boduch, H Rothard, E F da Silveira, Atomes, Molécules et Agrégats (AMA), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Matériaux, Défauts et IRradiations (MADIR)
Subjects: methods and techniques, FTIR -Cosmic rays -interstellar Medium (ISM) -Trans Neptunian Objects, Space and Planetary Science, Astronomy and Astrophysics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], astrochemistry -methods: laboratory:solid state -astronomical instrumentation
Abstract: H2O:CO, at concentrations of (3:2) and (10:1), was condensed on CsI substrate at 15 K and irradiated with 46-MeV 58Ni11 + ion beam. Radiolysis induced by fast heavy ions was analyzed by infrared spectroscopy (FTIR). The formation of nine molecular species: CO2, H2O2, HCOOH, HCO, H2CO, 13CO2, CH3OH, O3, and C3O2 was observed. For both concentrations, carbon dioxide (CO2), formaldehyde (H2CO), formic acid (HCOOH), and hydrogen peroxide (H2O2) are the most abundant products species, and tricarbon dioxide (C3O2) is much less abundant. Precursor destruction cross-sections and formation cross-sections of products are determined. The CO destruction cross-section for the (3:2) concentration is almost five times higher than that of water, while those for the (10:1) concentration are practically the same. Atomic sputtering yields are estimated for the two ice films, the total mass sputtered is approximately 2.5 × 106 u per impact. These results contribute to figure out the chemical pathways of compounds synthesized from the two most abundant organic species (H2O and CO) observed in the ices of grain mantles of the circumstellar envelopes and interstellar medium. In additional, the finding results reveal that molecular astronomical percentages are comparable to those obtained after 15 eV molec−1 of deposited dose in current experiments compared with the relative concentration of molecules in solid phase observed in MYSO, LYSO, BG Stars, and Comets.
Published: 2022

4. Decomposition of the CO stretching vibration band of laboratory H2O-CO ices irradiated by heavy ions

Author: Hermann Rothard, E. F. da Silveira, A. L. F. de Barros, Alicja Domaracka, Ph. Boduch, E. Seperuelo Duarte, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (Rio de Janeiro) ( CEFET/RJ), Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), Atomes, Molécules et Agrégats (AMA), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matériaux, Défauts et IRradiations (MADIR), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, [PHYS]Physics [physics], 010504 meteorology & atmospheric sciences, solid state -ISM, 010308 nuclear & particles physics, molecules -infrared, Analytical chemistry, Astronomy and Astrophysics, Ice mantles, 01 natural sciences, Decomposition, Ion, Vibration, astrochemistry -solid state, 13. Climate action, Space and Planetary Science, general, 0103 physical sciences, Irradiation, volatile -methods, laboratory, ISM, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: H2O and CO molecules are the main constituents of the interstellar dust grain ice mantles. Infrared spectra of the ices in line of sights of young stellar objects and background stars have shown that the CO stretching vibration band can be decomposed into three main components: 2143, 2139 and 2136 cm−1, assigned to CO in different environment sites. The relative strengths between the components have been associated to an evolutionary track of the interstellar molecular clouds. H2O:CO (3:2) and (10:1) ices samples were irradiated by 0.79 MeV/u 58Ni13 + ions to simulate the effects produced by heavy ion cosmic rays in typical interstellar ices mixtures. The CO stretching vibration band is decomposed into six Gaussians functions (2150, 2144, 2141, 2138, 2136 and 2133 cm−1) and their integrated absorbances were measured as a function of fluence. The results have shown that, at the final fluence, the component 2138 cm−1 is the main component of the CO stretching vibration band. The component 2150 cm−1 disappears at the beginning of irradiation. Based on the present and previous results, a time scale for the components in the interstellar ices is proposed. For H2O:CO ice in the ISM it is predicted that, after 1 Myrs, the main components of the CO stretching vibration band are the 2138 cm−1 and 2141 cm−1, due to the CO monomers and dimers, respectively.
Published: 2021

5. Water–biomolecule clusters studied by photoemission spectroscopy and multilevel atomistic simulations: hydration or solvation?

Author: Mattioli, Giuseppe, Avaldi, Lorenzo, Bolognesi, Paola, Bozek, John, Castrovilli, Mattea, Chiarinelli, Jacopo, Domaracka, Alicja, Indrajith, Suvasthika, Maclot, Sylvain, Milosavljević, Aleksandar, Nicolafrancesco, Chiara, Rousseau, Patrick, Istituto di Struttura della Materia (CNR-ISM), Consiglio Nazionale delle Ricerche [Roma] (CNR), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU), University of Gothenburg (GU), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics]
Abstract: International audience; The properties of mixed water–uracil nanoaggregates have been probed by core electron–photoemission measurements to investigate supramolecular assembly in the gas phase driven by weak interactions. The interpretation of the measurements has been assisted by multilevel atomistic simulations, based on semi-empirical tight-binding and DFT-based methods. Our protocol established a positive-feedback loop between experimental and computational techniques, which has enabled a sound and detailed atomistic description of such complex heterogeneous molecular aggregates. Among biomolecules, uracil offers interesting and generalized skeletal features; its structure encompasses an alternation of hydrophilic H-bond donor and acceptor sites and hydrophobic moieties, typical in biomolecular systems, that induces a supramolecular core–shell-like organization of the mixed clusters with a water core and an uracil shell. This structure is far from typical models of both solid-state hydration, with water molecules in defined positions, or liquid solvation, where disconnected uracil molecules are completely surrounded by water.
Published: 2021

6. Radiolysis of pyridine in solid water

Author: Philippe Boduch, Alicja Domaracka, Prudence C. J. Ada Bibang, Hermann Rothard, Aditya N. Agnihotri, Zuzana Kanuchova, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astronomical Institute of the Slovak Academy of Sciences, Slovak Academy of Science [Bratislava] (SAS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and Normandie Université (NU)
Subjects: Materials science, Infrared spectroscopy, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, 0104 chemical sciences, chemistry.chemical_compound, chemistry, 13. Climate action, Phase (matter), 0103 physical sciences, Pyridine, Radiolysis, Water environment, Physical chemistry, Molecule, Irradiation, Spectroscopy, 010303 astronomy & astrophysics, [CHIM.RADIO]Chemical Sciences/Radiochemistry
Abstract: We irradiated the complex organic molecule pyridine and mixtures of pyridine and water in the solid phase (thin icy films) at 12 K at different beam lines of the GANIL facility (ARIBE: 90 keV $$\hbox {O}^{\mathrm {6+}}$$ , SME: $$650\, \hbox {MeV Zn}^{\mathrm {26+}})$$ . The destruction of the initial molecule and the appearance of radiolytic products were followed by in-situ infrared absorption spectroscopy as a function of the projectile fluence with the CASIMIR experimental set-up of CIMAP. We measured the destruction cross section as a function of pyridine concentration. A clear dependence on the percentage of pyridine in $$\hbox {H}_{\mathrm {2}}\hbox {O}$$ was found: the destruction cross sections are significantly higher for small concentration, i.e. pure pyridine is more radioresistant than pyridine diluted in water ice at 12 K. Thus, the presence of water environment significantly modifies the radiation resistance of the initial complex organic molecules: it enhances radiosensitivity and destruction of pyridine, with implications for radiobiology and astrochemistry.
Published: 2021

7. Vibrationally Mediated Stabilization of Electrons in Nonpolar Matter

Author: Alicja Domaracka, Štěpán Sršeň, Jaroslav Kočišek, Jakub Med, Patrick Rousseau, Juraj Fedor, Petr Slavíček, Suvasthika Indrajith, Michal Fárník, Department of Physical Chemistry, University of Chemistry and Technology, Prague, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, 010304 chemical physics, Electron energy loss spectroscopy, Quantum dynamics, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Solvation, Electron, 010402 general chemistry, Solvated electron, 01 natural sciences, 7. Clean energy, 0104 chemical sciences, Ion, Chemical physics, Molecular vibration, 0103 physical sciences, Path integral molecular dynamics, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, Physics::Chemical Physics
Abstract: International audience; We explore solvation of electrons in nonpolar matter, here represented by butadiene clusters. Isolated butadiene supports only the existence of transient anions (resonances). Two-dimensional electron energy loss spectroscopy shows that the resonances lead to an efficient vibrational excitation of butadiene, which can result into the almost complete loss of energy of the interacting electron. Cluster-beam experiments show that molecular clusters of butadiene form stable anions, however only at sizes of more than 9 molecular units. We have calculated the distribution of electron affinities of clusters using classical and path integral molecular dynamics simulations. There is almost a continuous transition from the resonant to the bound anions with an increase in cluster size. The comparison of the classical and quantum dynamics reveals that the electron binding is strongly supported by molecular vibrations, brought about by nuclear zero-point motion and thermal agitation. We also inspected the structure of the solvated electron, finding it well localized.
Published: 2020

8. Interaction of hydantoin with solar wind minority ions: O6+ and He2+

Author: P. Moretto-Capelle, Julie Renoud, Alicja Domaracka, Suvasthika Indrajith, Bernd A. Huber, Patrick Rousseau, Jean-Philippe Champeaux, Interactions Ions-Matière (LCAR) (I²M), Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, Astrochemistry, Double ionization, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Molecular physics, Reaction coordinate, Ion, [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, Ionization, 0103 physical sciences, Mass spectrum, Molecule, Density functional theory, Physical and Theoretical Chemistry, 0210 nano-technology, 010303 astronomy & astrophysics
Abstract: The laboratory study of prebiotic molecules interacting with solar wind ions is important to understand their role in the emergence of life in the complex context of the astrochemistry of circumstellar environments. In this work, we present the first study of the interaction of hydantoin (C3N2O2H4, 100 a.m.u.) with solar wind minority multi-charged ions: O6+ at 30 keV and He2+ at 8 keV. The fragmentation mass spectra as well as correlation maps resulting from the interaction are presented and discussed in this paper. Prompt and delayed dissociations from metastable states of the ionized molecule have been observed and the corresponding lifetimes measured. Experimental results are completed by quantum Density Functional Theory (DFT) calculations for energies, structures and dynamics (Internal Reaction Coordinates and Dynamic Reaction Coordinates) of the molecule for its different reachable charge states and the major observed fragmentation pathways. These calculations show that the molecule can only support two charges before spontaneously dissociating in agreement with the experimental observations. Calculations also demonstrate that hydantoin's ring opens after double ionization of the molecule which may enhance its reactivity in the background of biological molecule formation in a cirmcumstellar environment. For the major experimentally observed fragmentations (like 44 a.m.u./56 a.m.u. dissociation), Internal Reaction Coordinate (IRC) calculations were performed pointing out for example the important role of hydrogen transfer in the fragmentation processes.
Published: 2020

9. Adamantane dication fragmentation dynamics following ion collisions

Author: Sergio Díaz-Tendero, P. Rousseau, S. Maclot, B A Huber, C. Nicolafrancesco, S. Indrajith, A. Domaracka, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des collisions atomiques et moléculaires (LCAM), and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS]Physics [physics], History, chemistry.chemical_compound, Fragmentation (mass spectrometry), Chemistry, Adamantane, Photochemistry, Computer Science Applications, Education, Dication, Ion
Abstract: International audience
Published: 2020

10. An electrospray ionisation apparatus for gas phase study of biomolecules

Author: P. Bolognesi, A. Domaracka, P. Rousseau, J. Chiarinelli, L. Avaldi, Mattea Carmen Castrovilli, J. M. Ramillon, Istituto di Struttura della Materia (CNR-ISM), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: chemistry.chemical_classification, [PHYS]Physics [physics], History, Electrospray, Chromatography, Chemistry, Biomolecule, Ionization, Computer Science Applications, Education, Gas phase
Abstract: Synopsis A set-up to study large biomolecules in the gas phase based on an ElectroSpray Ionisation source has been installed at CNR-ISM in Rome, and it is currently under commissioning. Accurate ion optics simulation provide crucial feedback in the understanding and optimisation of its performance.
Published: 2020

11. Radiolysis of NH3:CO ice mixtures – implications for Solar system and interstellar ices

Author: E. F. da Silveira, Alicja Domaracka, Hermann Rothard, Ph. Boduch, A Bergantini, A. L. F. de Barros, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, [PHYS]Physics [physics], Solar System, Astrochemistry, Interplanetary medium, Astronomy and Astrophysics, Cosmic ray, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Astrobiology, 13. Climate action, Space and Planetary Science, 0103 physical sciences, Radiolysis, 0210 nano-technology, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics
Abstract: Experimental results on the processing of NH3:CO ice mixtures of astrophysical relevance by energetic (538 MeV 64Ni24+) projectiles are presented. NH3 and CO are two molecules relatively common in interstellar medium and Solar system; they may be precursors of amino acids. 64Ni ions may be considered as representative of heavy cosmic ray analogues. Laboratory data were collected using mid-infrared Fourier transform spectroscopy and revealed the formation of ammonium cation (NH$_4^+$), cyanate (OCN−), molecular nitrogen (N2), and CO2. Tentative assignments of carbamic acid (NH2COOH), formate ion (HCOO−), zwitterionic glycine (NH$_3^+$CH2COO−), and ammonium carbamate (NH$_4^+$NH2COO−) are proposed. Despite the confirmation on the synthesis of several complex species bearing C, H, O, and N atoms, no N–O-bearing species was detected. Moreover, parameters relevant for computational astrophysics, such as destruction and formation cross-sections, are determined for the precursor and the main detected species. Those values scale with the electronic stopping power (Se) roughly as σ ∼ a S$_\mathrm{ e}^n$, where n ∼ 3/2. The power law is helpful for predicting the CO and NH3 dissociation and CO2 formation cross-sections for other ions and energies; these predictions allow estimating the effects of the entire cosmic ray radiation field.
Published: 2020

12. On the mechanisms of formation and decomposition of peptide bonds

Author: Patrick Rousseau, Gustav Eklund, Mark H. Stockett, Paola Bolognesi, Henning Zettergren, Lorenzo Avaldi, Hanan Sa'adeh, C. Nicolafrancesco, S Indrajith, Jacopo Chiarinelli, Alicja Domaracka, Robert Richter, Istituto di Struttura della Materia (CNR-ISM), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics [Stockholm], and Stockholm University
Subjects: [PHYS]Physics [physics], History, animal structures, integumentary system, Computational chemistry, Chemistry, embryonic structures, Peptide bond, lipids (amino acids, peptides, and proteins), Decomposition, Computer Science Applications, Education
Abstract: Synopsis The electronic structure and the fragmentation dynamics of a series of isolated cyclic-dipeptides (cyclo-Ala-Ala; cyclo-Gly-Ala; cyclo-Gly-Gly) have been studied by mass spectrometry, photoemission and photoelectron-photoion coincidence spectroscopy.
Published: 2020

13. Determination of energy-transfer distributions in ionizing ion-molecule collisions

Author: Paola Bolognesi, Manuel Alcamí, Suvasthika Indrajith, Patrick Rousseau, Jacopo Chiarinelli, Alicja Domaracka, Bernd A. Huber, Marta Łabuda, Sergio Díaz-Tendero, Ewa Erdmann, Lorenzo Avaldi, Néstor F. Aguirre, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Istituto di Struttura della Materia (CNR-ISM), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Departamento de Qímica, Módulo 13, Universidad Autónoma de Madrid, Departamento de Qímica, IMAFF, Laboratoire des collisions atomiques et moléculaires (LCAM), and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, [PHYS]Physics [physics], History, 010304 chemical physics, Energy transfer, 01 natural sciences, Computer Science Applications, Education, Ionizing radiation, Ion, 0103 physical sciences, Molecule, Atomic physics, 010306 general physics
Abstract: Synopsis The main objective of this study is to determine the energy transfer occuring in ion-molecule collisions. In order to solve this problem, we followed two approaches; the first one by validating a purely experimental method and the second one by testing a new theoretical model M3C (Microcanonical Metropolis Monte Carlo).
Published: 2020

14. Interaction of multiply charged ions with large free silver nanoparticles: Multielectron capture, fragmentation, and sputtering phenomena

Author: Alicja Domaracka, Patrick Rousseau, Bernd A. Huber, Arkadiusz Mika, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Nanoparticle, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Molecular physics, Silver nanoparticle, Ion, Degree of ionization, Fragmentation (mass spectrometry), Sputtering, 0103 physical sciences, Cluster (physics), Ionization energy, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], 010306 general physics, 0210 nano-technology, Nuclear Experiment
Abstract: International audience; We report on the interaction of multiply charged ions at keV energies with free Ag nanoparticles with diameters of ∼6 nm (containing about 6600 Ag atoms). As the ionization energy increases only very slowly with the degree of ionization, multielectron capture processes are very likely to occur in peripheral collisions with large cluster sizes. However, due to the large particle size, the produced highly charged Ag nanoparticles are mostly stable. For projectile charge states below q=8 the geometrical cross section overcomes the cross section for peripheral electron transfer, and penetrating collisions become dominant. Therefore, these collisions can be described as ion collision with a nanosurface, where the distribution of small-size fragments with n
Published: 2019

15. Production of Hydronium Ion (H 3 O) + and Protonated Water Clusters (H 2 O) n H + after Energetic Ion Bombardment of Water Ice in Astrophysical Environments

Author: Maria Elisabetta Palumbo, R. Martinez, Alicja Domaracka, A N Agnihotri, Hermann Rothard, G Muniz, Giovanni Strazzulla, Daniele Fulvio, Ph. Boduch, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre Interdisciplinaire de Recherche Ions Lasers (CIRIL), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Università degli studi di Torino = University of Turin (UNITO), Institut des Nanosciences de Paris (INSP), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Turin, ITA, FRA, and BRA
Subjects: 010304 chemical physics, Hydrogen, Chemistry, Hydride, Analytical chemistry, Ionic bonding, chemistry.chemical_element, 010402 general chemistry, 7. Clean energy, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Ion, Interstellar medium, 13. Climate action, Sputtering, Ionization, 0103 physical sciences, Amorphous ice, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, Physical and Theoretical Chemistry, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Physics::Atmospheric and Oceanic Physics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Water ice exists on many objects in space. The most abundant icy species, among them water, are present in the icy satellites of the outer Solar System giant planets. The nuclei of comets, which are mainly composed of water ice, give another example of its abundance. In the interstellar medium (ISM), ice mantles, formed by molecular species sticking on dust grains, consist mainly of water ice. All these objects are exposed to ionizing radiation like ions, UV photons, and electrons. Sputtering of atoms, molecules, ions, and radicals from icy surfaces may populate and maintain exospheres of icy objects in the Solar System. In other respects, ionized hydrides such as OH+, H2O+, and H3O+ have been detected in the gas phase in star-forming regions. Interactions with cosmic rays could be an additional explanation to the current models for the formation of those species. In fact, laboratory simulations showed that the main components of the sputtered ionic species from water ice are oxygen hydrides. In this work, water ice targets were irradiated at several temperatures (10-200 K) by 90 keV O6+ ions, yielding an electronic stopping power of about 12 eV/A, when the nuclear stopping power is comparable to the electronic stopping power. Sputtering of secondary ions after bombardment of the ice target was analyzed by time-of-flight mass spectrometry (TOF-SIMS). Besides hydrogen ions (H+, H2+, H3+), also O+, O2+, OH+, (H2O)+, and clusters of (H2O)nH+ with n = 1-8 are emitted. Our results show a progressive yield decrease with increasing temperature of all of the detected species. This is related to the structure of the ice: the ionic sputtering yield for crystalline ice is much lower than for an amorphous ice. For instance, amorphous ice at 10 K exhibits a yield of the order of 2 × 10-6 secondary (H2O)nH+ hydride ions/projectile (with n = 1-8). As the temperature is increasing toward the phase transition to crystalline ice, the yields decrease by about one order of magnitude.
Published: 2019

16. Proton transfer from pinene stabilizes water clusters

Author: Jaroslav Kočišek, Jan Poštulka, Petr Slavíček, Andriy Pysanenko, Michal Fárník, Alicja Domaracka, Department of Physical Chemistry, University of Chemistry and Technology, Prague, J. Heyrovský Institute of Physical Chemistry of ASCR, v.v.i, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-AO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atmospheric and Oceanic Physics [physics.ao-ph], Pinene, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Solvation, General Physics and Astronomy, Protonation, 02 engineering and technology, Photoionization, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Mass spectrometry, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, chemistry.chemical_compound, chemistry, 13. Climate action, Chemical physics, Ionization, Physics::Atomic and Molecular Clusters, Water cluster, Physical and Theoretical Chemistry, Nuclear Experiment, 0210 nano-technology, Electron ionization, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We ionize small mixed pinene–water clusters by electron impact or by using photons after sodium doping and analyze the products by mass spectrometry. Electron ionization results in the formation of pure pinene, mixed pinene–water and protonated water cluster cations. The “fragmentation free” photoionization after sodium doping results into the formation of only water–Na+ clusters with a mean cluster size below that observed after electron ionization. We show that protonated water clusters are formed both directly and indirectly via pinene ionziation. The latter pathway is detailed by ab intio calculations, demonstrating the feasibility of proton transfer from pinene for larger water clusters. In small clusters, the proton transfer reaction is controlled by proton solvation energy and we can thus estimate its value for finite size clusters. The observed stabilization mechanism of water clusters may contribute to the formation of cloud condensation nuclei in the atmosphere.
Published: 2019

17. Decomposition of Iron Pentacarbonyl Induced by Singly and Multiply Charged Ions and Implications for Focused Ion Beam-Induced Deposition

Author: Chiara Nicolafrancesco, Alicja Domaracka, Kateryna Grygoryeva, Patrick Rousseau, Barbora Sedmidubská, Suvasthika Indrajith, Bernd A. Huber, Juraj Fedor, Pamir Nag, Jaroslav Kočišek, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Projectile, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, 02 engineering and technology, Substrate (electronics), 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Focused ion beam, Decomposition, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Ion, Iron pentacarbonyl, chemistry.chemical_compound, General Energy, Nanolithography, chemistry, Physics::Plasma Physics, Chemical physics, Deposition (phase transition), Physical and Theoretical Chemistry, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], 0210 nano-technology
Abstract: International audience; Focused ion beams are becoming important tools in nanofabrication.The underlying physical processes in the substrate were already explored for severalprojectile ions. However, studies of ion interaction with precursor molecules forbeam-assisted deposition are almost nonexistent. Here, we explore the interaction ofvarious projectile ions with iron pentacarbonyl. We report fragmentation patterns ofisolated gas-phase iron pentacarbonyl after interaction with 4He+ at a collisionenergy of 16 keV, 4He2+ at 16 keV, 20Ne+ at 6 keV, 20Ne4+ at 40 keV, 40Ar+ at 3 keV,40Ar3+ at 21 keV, 84Kr3+ at 12 keV, and 84Kr17+ at 255 keV. These projectiles coverinteraction regimes ranging from collisions dominated by nuclear stopping throughcollisions dominated by electronic stopping to soft resonant electron-captureinteractions. We report a surprising efficiency of Ne+ in the Fe(CO)5decomposition. The interaction with multiply charged ions results in a highercontent of parent ions and slow metastable fragmentation due to the electroncaptureprocess. The release of CO groups during the decomposition process seems to take off a significant amount of energy.The fragmentation mechanism may be described as Fe being trapped within a CO cluster.
Published: 2019

18. Non-thermal desorption of complex organic molecules: Efficient CH$_3$OH and CH$_3$COOCH$_3$ sputtering by cosmic rays

Author: T. Id Barkach, Marin Chabot, Alicja Domaracka, Emmanuel Dartois, B. Augé, Hermann Rothard, Ph. Boduch, A. N. Agnihotri, Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Indian Institute of Technology Delhi (IIT Delhi), Programme National 'Physique et Chimie du Milieu Interstellaire' (PCMI) of CNRS/INSU with INC/INP co-funded by CEA and CNES.P2IO LabEx program: 'Evolution de la matière du milieu interstellaire aux exoplanètes avec le JWST'.INSERM-INCA (Grant BIORAD). Région Normandie fonds Européen de développement régional-FEDER Programmation 2014–2020.Experiments performed at GANIL., ANR-13-BS05-0004,IGLIAS,Irradiation de GLaces d'Intérêt AStrophysique(2013), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and Normandie Université (NU)
Subjects: Astrochemistry, Thermal desorption, Context (language use), Cosmic ray, Astrophysics, 01 natural sciences, ISM: abundances, cosmic rays, Desorption, 0103 physical sciences, solid state: volatile, Physics::Chemical Physics, 010303 astronomy & astrophysics, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Physics, astrochemistry, 010401 analytical chemistry, Photodissociation, Astronomy and Astrophysics, 0104 chemical sciences, ISM: lines and bands, Interstellar medium, molecular processes, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Chemical physics, Radiolysis, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: Context. The occurrence of complex organic molecules (COMs) in the gas phase at low temperature in the dense phases of the interstellar medium suggests that a non-thermal desorption mechanism is at work because otherwise, COMs should condense within a short timescale onto dust grains. Vacuum ultraviolet (VUV) photodesorption has been shown to be much less efficient for complex organic molecules, such as methanol, because mostly photoproducts are ejected. The induced photolysis competes with photodesorption for large COMs, which considerably lowers the efficiency to desorb intact molecules. Aims. We pursue an experimental work that has already shown that water molecules, the dominant ice mantle species, can be efficiently sputtered by cosmic rays. We investigate the sputtering efficiency of complex organic molecules that are observed either in the ice mantles of interstellar dense clouds directly by infrared spectroscopy (CH3OH), or that are observed in the gas phase by millimeter telescopes (CH3COOCH3) and that could be released from interstellar grain surfaces. Methods. We irradiated ice films containing complex organic molecules (methanol and methyl acetate) and water with swift heavy ions in the electronic sputtering regime. We monitored the infrared spectra of the film as well as the species released to the gas phase with a mass spectrometer. Results. We demonstrate that when methanol or methyl acetate is embedded in a water-ice mantle exposed to cosmic rays, a large portion is sputtered as an intact molecule, with a sputtering yield close to that of the main water-ice matrix. This must be even more true for the case of more volatile ice matrices, such as those that are embedded in carbon monoxide. Conclusions. Cosmic rays penetrating deep into dense clouds provide an efficient mechanism to desorb complex organic molecules. Compared to the VUV photons, which are induced by the interaction of cosmic rays, a large portion desorb as intact molecules with a proportion corresponding to the time-dependent bulk composition of the ice mantle, the latter evolving with time as a function of fluence due to the radiolysis of the bulk.
Published: 2019

19. Non-thermal desorption of complex organic molecules

Author: Dartois, E., Chabot, M., Id Barkach, T., Rothard, H., Augé, B., Agnihotri, A. N., Domaracka, A., Boduch, P., Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Indian Institute of Technology Delhi (IIT Delhi), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: 010504 meteorology & atmospheric sciences, astrochemistry, Astronomy and Astrophysics, 01 natural sciences, 3. Good health, ISM: lines and bands, molecular processes, cosmic rays, Space and Planetary Science, 0103 physical sciences, solid state: volatile, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, addenda, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, errata, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: International audience; No abstract available
Published: 2019

20. Shock-driven formation of covalently bound carbon nanoparticles from ion collisions with clusters of C60 fullerenes

Author: Arkadiusz Mika, Alicja Domaracka, Lamri Adoui, Michael Gatchell, Henning Zettergren, R. Delaunay, Patrick Rousseau, Bernd A. Huber, Henrik Cederquist, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU), Department of Physics [Stockholm], Stockholm University, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AlbaNova University Center, Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Materials science, Fullerene, Projectile, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], chemistry.chemical_element, General Chemistry, 01 natural sciences, Shock (mechanics), Ion, Molecular dynamics, chemistry, Chemical physics, Covalent bond, 0103 physical sciences, Physics::Atomic and Molecular Clusters, Molecule, General Materials Science, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Carbon, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We show that the energetic processing of C60 clusters by slow atomic projectiles leads to ultrafast ( ps ) formation of large covalent carbon nanoparticles containing a few hundreds of atoms. The underlying mechanism is found to be due to impulse-driven collisions between the projectile and the nuclei of the molecules. Experimental findings are well reproduced by classical molecular dynamics simulations. The cross sections for molecular growth processes forming covalent systems which contain more than 60 carbon atoms are about 5 ⋅ 10 − 14 cm 2 representing more than 70% of the geometrical cross sections. This demonstrates the high efficiency of the underlying processes. The formed carbon nanoparticles contain both aromatic and aliphatic structures which have also been considered as dust components in space.
Published: 2018

21. Ion collision-induced chemistry in pure and mixed loosely bound clusters of coronene and C 60 molecules

Author: Henning Zettergren, Henrik Cederquist, Alicja Domaracka, Michael Gatchell, R. Delaunay, Bernd A. Huber, Patrick Rousseau, Arkadiusz Mika, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics [Stockholm], Stockholm University, Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Chemistry, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], General Physics and Astronomy, Mass spectrometry, 01 natural sciences, Coronene, Ion, chemistry.chemical_compound, Fragmentation (mass spectrometry), Covalent bond, Chemical physics, Ionization, 0103 physical sciences, Physics::Atomic and Molecular Clusters, Cluster (physics), Molecule, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Physical and Theoretical Chemistry, Nuclear Experiment, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Ionization, fragmentation and molecular growth have been studied in collisions of 22.5 keV He2+- or 3 keV Ar+-projectiles with pure loosely bound clusters of coronene (C24H12) molecules or with loosely bound mixed C60-C24H12 clusters by using mass spectrometry. The heavier and slower Ar+ projectiles induce prompt knockout-fragmentation - C- and/or H-losses - from individual molecules and highly efficient secondary molecular growth reactions before the clusters disintegrate on picosecond timescales. The lighter and faster He2+ projectiles have a higher charge and the main reactions are then ionization by ions that are not penetrating the clusters. This leads mostly to cluster fragmentation without molecular growth. However, here penetrating collisions may also lead to molecular growth but to a much smaller extent than with 3 keV Ar+. Here we present fragmentation and molecular growth mass distributions with 1 mass unit resolution, which reveals that the same numbers of C- and H-atoms often participate in the formation and breaking of covalent bonds inside the clusters. We find that masses close to those with integer numbers of intact coronene molecules, or with integer numbers of both intact coronene and C60 molecules, are formed where often one or several H-atoms are missing or have been added on. We also find that super-hydrogenated coronene is formed inside the clusters.
Published: 2018

22. Cosmic ray sputtering yield of interstellar H$_2$O ice mantles: Ice mantle thickness dependence

Author: Emmanuel Dartois, Alicja Domaracka, A. N. Agnihotri, Marin Chabot, B. Augé, T. Id Barkach, Ph. Boduch, Hermann Rothard, Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Subjects: Astrochemistry, Interstellar cloud, FOS: Physical sciences, Thermal fluctuations, Cosmic ray, 02 engineering and technology, Astrophysics, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Molecular physics, Mantle (geology), Physics::Geophysics, Ion, Sputtering, Desorption, 0103 physical sciences, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, Astronomy and Astrophysics, 021001 nanoscience & nanotechnology, Astrophysics - Astrophysics of Galaxies, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Astrophysics of Galaxies (astro-ph.GA), Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, 0210 nano-technology, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: Interstellar grain mantles present in dense interstellar clouds are in constant exchange with the gas phase via accretion and desorption mechanisms such as UV, X-ray photodesorption, cosmic ray induced sputtering, grain thermal fluctuations, and chemical reaction energy release. The relative importance of the various desorption mechanisms is of uttermost importance for astrophysical models to constrain the chemical evolution in such high density dense cloud regions. In this experimental work we investigated the sputtering yield as a function of ice mantle thickness, exposed to Xe ions at 95MeV. The ion induced ice phase transformation and the sputtering yield were simultaneously monitored by IR spectroscopy and mass spec- trometry, respectively. The sputtering yield is constant above a characteristic ice layer thickness and starts to decrease below this thickness. An estimate of the sputtering depth corresponding to this length can be evaluated. In these experiments the measured desorption depth corresponds to 30 ice layers. Assuming an effective cylindrical shape for the volume of sputtered molecules, the aspect ratio is close to unity; in the semi-infinite ice film case this ratio is the diameter to height of the cylinder. This result shows that most ejected molecules arise from a rather compact volume. The measured infinite thickness sputtering yield for water ice mantles scales as the square of the ion electronic stopping power (Se). We expect that the desorption depth dependence varies with Se^a , where a=0.5. Astrophysical models should take into account the thickness dependence constraints of these ice mantles in the interface regions when ices are close to their extinction threshold. In the very dense cloud regions, most of the water ice mantles are above this limit for the bulk of the cosmic rays., Comment: 6 pages, 5 figures
Published: 2018

23. Sputtering of sodium and potassium from nepheline: Secondary ion yields and velocity spectra

Author: C.R. Ponciano, Hussein Hijazi, Philippe Boduch, R. Martinez, A. N. Agnihotri, T. Langlinay, F. Ropars, Amine Cassimi, E. F. da Silveira, John Robert Brucato, Giovanni Strazzulla, Hermann Rothard, Maria Elisabetta Palumbo, Alicja Domaracka, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri (OAA), Physique des interactions ioniques et moléculaires (PIIM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ITA, FRA, and BRA
Subjects: Nuclear and High Energy Physics, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Physics::Instrumentation and Detectors, Cosmic ray, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Fluence, Ion, chemistry.chemical_compound, Sputtering, Nepheline, 0103 physical sciences, Irradiation, 010303 astronomy & astrophysics, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, [PHYS]Physics [physics], Highly charged ion, chemistry, 13. Climate action, Physics::Space Physics, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, Atomic physics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], Exosphere
Abstract: Silicates are the dominant surface material of many Solar System objects, which are exposed to ion bombardment by solar wind ions and cosmic rays. Induced physico-chemical processes include sputtering which can contribute to the formation of an exosphere. We have measured sputtering yields and velocity spectra of secondary ions ejected from nepheline, an aluminosilicate thought to be a good analogue for Mercury's surface, as a laboratory approach to understand the evolution of silicate surfaces and the presence of Na and K vapor in the exosphere. Experiments were performed with highly charged ion beams (keV/u–MeV/u) delivered by GANIL using an imaging XY-TOF-SIMS device under UHV conditions. The fluence dependence of sputtering yields gives information about the evolution of surface stoichiometry during irradiation. From the energy distributions N(E) of sputtered particles, the fraction of particles which could escape from the gravitational field of Mercury, and of those falling back and possibly contributing to populate the exosphere can be roughly estimated.
Published: 2017

24. Modification of ices by cosmic rays and solar wind

Author: Alicja Domaracka, Philippe Boduch, Emmanuel Dartois, Giovanni Strazzulla, Hermann Rothard, Maria Elisabetta Palumbo, Enio F. da Silveira, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), ITA, FRA, and BRA
Subjects: Physics, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Astronomy, Cosmic ray, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Solar wind, 0103 physical sciences, ddc:530, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: Astrophysical ices are exposed to different radiation fields including photons, electrons and ions. The latter stem from interstellar cosmic rays (CR), the solar and stellar winds, shock waves or are trapped in the magnetospheres of giant planets. We briefly discuss the physics of energy deposition by ion ir radiation in condensed matter and experimental methods to study the induced effects. We then present results on radiation effects such as sputtering, amorphisation and compaction, dissociation of molecules, formation of new molecular species after radiolysis and by implantation of ions. The formation and radio-resistance of organic molecules, related to the question of the initial conditions for the emergence of life, are briefly discussed. This review is not meant to be comprehensive, but rather focusses on recent findings, with special emphasis on experiments with heavy multiply charged ion beams. These experiments aim in particular at simulating the effects of CRs on icy grains in dense molecular clouds, and on the formation of molecules on icy bodies in the Solar System.
Published: 2017

25. Multiple electron capture from isolated protein poly-anions in collision with slow highly charged ions

Author: Alexandre Giuliani, Bernd A. Huber, Alicja Domaracka, Patrick Rousseau, A. R. Milosavljevic, Synchrotron SOLEIL, Institute of Physics Belgrade, University of Belgrade [Belgrade], Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Caractérisation et Elaboration des Produits Issus de l'Agriculture (CEPIA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), ANR, France [BLAN08-1_348053], ESF/COST Action [CM1204], MESTD of Republic of Serbia [171020], Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), and Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Subjects: gas-phase, Ion beam, Electron capture, Polymers, [SDV]Life Sciences [q-bio], General Physics and Astronomy, Electrons, 02 engineering and technology, Electron, 010402 general chemistry, Mass spectrometry, 01 natural sciences, Ion, Tandem Mass Spectrometry, Ionization, fragmentation, ionization, selective photoelectron-spectroscopy, Physical and Theoretical Chemistry, Quadrupole ion trap, photoionization, Chemistry, Highly charged ion, Cytochromes c, excitation, mass-spectrometry, transfer dissociation, 021001 nanoscience & nanotechnology, Polyelectrolytes, 0104 chemical sciences, peptides, Atomic physics, 0210 nano-technology, energy
Abstract: Collisions of 375 keV Xe25+ ions with trapped mass/charge selected poly-anions of the cytochrome C protein (similar to 12.5 kDa) were studied by coupling a linear quadrupole ion trap with low-energy ion beam facility. Tandem mass spectra were recorded for the protein precursor charge states ranging from -9 to -17. The present work reports the first study of slow highly charged ion collisions with poly-anions. A high signal to noise ratio allowed the study of the intensity of single and multiple electron removal by a projectile, as well as associated neutral losses, as a function of the target charge state. Relative single and double electron detachment cross sections were found to increase with increasing charge state of the precursor anion. The experimental findings are supported by the calculations of the total electron capture cross sections, based on the classical over-the-barrier model, restricted to a simple uniformly charged linear protein structure and a near-end electron capture.
Published: 2017

26. Ion processing of ices and the origin of SO2 and O3 on the icy surfaces of the icy jovian satellites

Author: Rosario Brunetto, Alicja Domaracka, Z. Kaňuchová, J. J. Ding, Maria Elisabetta Palumbo, Hermann Rothard, Giovanni Strazzulla, Ph. Boduch, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Astronomical Institute of the Slovak Academy of Sciences, Slovak Academy of Science [Bratislava] (SAS), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), ITA, FRA, SVK, Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES)
Subjects: Materials science, 010504 meteorology & atmospheric sciences, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, Astronomy and Astrophysics, Icy moon, 01 natural sciences, Sulfur, Spectral line, Ion, Jupiter, Ion implantation, chemistry, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Absorption band, 0103 physical sciences, Radiolysis, Atomic physics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: We present new experimental results relative to 144 keV S 9 + or Ar 9 + ion implantation in targets made of oxygen rich frozen gases (O2, CO2) and mixtures with water ice. Spectra in the UV (200–400 nm) range have been obtained before and after implantation. The targets have been selected because they can be representative of the parent molecules from which SO2 and O3, observed to be present on the surfaces of Jupiter’s icy Moons, could be formed due to radiolysis induced by the abundant magnetospheric ions. The results indicate that sulfur dioxide is not detectable after sulfur implantation in oxygen bearing species. Ozone is formed after argon and sulfur ion implantation. Sulfur implantation in O2 and CO2 targets also induces the formation of a band centered at about 255 nm (that we tentatively attribute to SO3 − radicals). In the mixtures with water the band appears initially at the same wavelength and shifts to about 247 nm at higher ion fluences possibly indicating the formation of sulfite (HSO3 − ) ions. An absorption band observed on Ganymede is well fitted by using three components: ozone, sulfite ions and a not identified component having an absorption band centered at 298 nm. In all of the studied cases ion implantation produces a spectral reddening over the investigated spectral range (200–400 nm) that well mimics the observed spectral slopes of Jupiter’s icy satellites.
Published: 2016

27. Determination of Energy-Transfer Distributions in Ionizing Ion-Molecule Collisions

Author: Manuel Alcamí, Patrick Rousseau, Paola Bolognesi, R. Delaunay, Alicja Domaracka, Lorenzo Avaldi, Lamri Adoui, Sergio Díaz-Tendero, Bernd A. Huber, Sylvain Maclot, Fernando Martín, Dariusz G. Piekarski, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Departamento de Qímica, Módulo 13, Universidad Autónoma de Madrid, Departamento de Qímica, CNR-ISM, UAM. Departamento de Química, and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Experimental techniques, General Physics and Astronomy, Delocalizations, 02 engineering and technology, Photoionization, 01 natural sciences, Dissociation (chemistry), Ion, Delocalized electron, Fragmentation (mass spectrometry), Ionization, 0103 physical sciences, Physics::Atomic and Molecular Clusters, 010306 general physics, Physics, Ionizing Ion-Molecule Collisions, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Química, 021001 nanoscience & nanotechnology, Charge localization, Dissociation pathways, Excited state, Mass spectrum, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Atomic physics, 0210 nano-technology
Abstract: The ionization and fragmentation of the nucleoside thymidine in the gas phase has been investigated by combining ion collision with state-selected photoionization experiments and quantum chemistry calculations. The comparison between the mass spectra measured in both types of experiments allows us to accurately determine the distribution of the energy deposited in the ionized molecule as a result of the collision. The relation of two experimental techniques and theory shows a strong correlation between the excited states of the ionized molecule with the computed dissociation pathways, as well as with charge localization or delocalization, We thank F. Noury, S. Guillous, R. Richter, M. Coreno, and K. Prince for support as well as L. J. Avaldi for advice in the statistical analysis of the data. We acknowledge the allocation of computer time at the Centro de Computación Científica at the Universidad Autónoma de Madrid (CCCUAM). This work was partially supported by the projects FIS2013-42002-R and CTQ2013-43698-P (MINECO), NANOFRONTMAG (CAM), PHC Galilée 28137PE, and an Advanced Grant of the European Research Council XCHEM No. 290853. Research was conducted in the framework of the International Associated Laboratory (LIA) “Fragmentation dynamics of complex molecular systems—DYNAMO” and in the COST actions XLIC (CM1204) and Nano-IBCT (MP1002). D. G. P. acknowledges the FPI grant of the Universidad Autónoma de Madrid. S. D.-T. gratefully acknowledges the “Ramón y Cajal” program of the Spanish Ministerio de Educación y Ciencia
Published: 2016

28. Irradiation of nitrogen-rich ices by swift heavy ions

Author: Augé, B., Dartois, E., Engrand, C., Duprat, J., Godard, M., Delauche, L., Bardin, N., Mejia, C., Martinez, R., Muniz, G., Domaracka, A., Boduch, P., Rothard, H., Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Federal University of Amapà, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2016

29. The virtual atomic and molecular data centre (VAMDC) consortium

Author: J. de Urquijo, Fabien Daniel, E. Roueff, V.I. Perevalov, Sergey Pancheshnyi, E. Krishnakumar, Bernard Schmitt, A. J. Markwick, Guy Rixon, Sylvain Maclot, Pascal Quinet, Iouli E. Gordon, G. Del Zanna, Brian J. Drouin, Christian P. Endres, Stephan Schlemmer, Bobby Antony, Paul Scheier, Milan S. Dimitrijević, Yu. Ralchenko, Oleg Zatsarinny, Thierry Louge, Alicja Domaracka, N. Moreau, M. L. Dubernet, Veljko Vujčić, Yu. V. Pakhomov, Tom J. Millar, Pierre Gratier, Tatiana Ryabchikova, Hyun-Kyung Chung, A. Kasprzak, Helen E. Mason, Yu L. Babikov, Patrick Palmeri, Vl.G. Tyuterev, Ernesto Quintas-Sánchez, Giuseppe Leto, C. Joblin, Vincent Boudon, Alexander Fazliev, Christian Hill, Nigel J. Mason, C. J. Zeippen, D. Jevremović, Ulrike Heiter, Valentine Wakelam, S.A. Tashkun, Laurence S. Rothman, Giacomo Mulas, Nikolai Piskunov, P. A. Loboda, Anatolij A. Mihajlov, Jonathan Tennyson, N. A. Walton, Klaus Bartschat, Franck Delahaye, Johannes Postler, S. V. Gagarin, Y. J. Rhee, Claudio Mendoza, Carlo Maria Zwölf, M. Doronin, Sylvie Sahal-Bréchot, T. Marquart, Bastiaan J. Braams, Yaye Awa Ba, Bratislav P. Marinković, E. Stempels, Laboratoire d'Etude du Rayonnement et de la Matière en Astrophysique (LERMA), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Cergy Pontoise (UCP), Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade Católica de Brasília=Catholic University of Brasília (UCB), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique Moleculaire pour l'Atmosphere et l'Astrophysique (LPMAA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), California Institute of Technology (CALTECH), I. Physikalisches Institut [Köln], Universität zu Köln = University of Cologne, IMEC (IMEC), Catholic University of Leuven - Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven), AMOR 2016, Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux [Pessac] (LAB), Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Uppsala University, British Antarctic Survey (BAS), Natural Environment Research Council (NERC), Fruit Research Institute, General Directorate of Agricultural Research and Policies (TAGEM), Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Institut de recherche en astrophysique et planétologie (IRAP), Department of Astronomy and Space Physics [Uppsala], Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics, Centre for Mathematical Sciences, Wilberforce Road, The Open University [Milton Keynes] (OU), Laboratoire des Matériaux et Procédés Actifs (LMPA), Département de recherche sur les Procédés et Matériaux pour les Environnements complexes (DPME), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), École polytechnique (X), INAF - Osservatorio Astronomico di Cagliari (OAC), LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT), Laboratory of Theoretical Spectroscopy [Tomsk] (LTS), V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics (IAO), Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SB RAS)-Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (SB RAS), Department of Physics and Astronomy [Uppsala], IPNAS, Université de Liège, Institute of Astronomy [Cambridge], University of Cambridge [UK] (CAM), Institute of Astronomy of the Russian Academy of Sciences (INASAN), Russian Academy of Sciences [Moscow] (RAS), Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik - Institute for Ion Physics and Applied Physics [Innsbruck], Leopold Franzens Universität Innsbruck - University of Innsbruck, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France -Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Météo-France, Department of Physics and Astronomy [UCL London], University College of London [London] (UCL), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), ITA, USA, GBR, FRA, DEU, ESP, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Universidade Católica de Brasília (UCB), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universität zu Köln, Univ Toulouse UPS, Ctr Etud Spatiale Rayonnements, F-31062 Toulouse 9, France, Centre Etud Spatiale Rayonnements Toulouse, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de recherche sur les technologies pour l'enrichissement, le démantèlement et les déchets (DE2D), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Subjects: spectroscopy, 010504 meteorology & atmospheric sciences, databases, астрофизика, спектроскопия, Atom and Molecular Physics and Optics, Nanotechnology, 01 natural sciences, World Wide Web, 0103 physical sciences, molecules, kinetic data, 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, кинетические данные, 0105 earth and related environmental sciences, Physics, [PHYS]Physics [physics], atoms, astrophysics, business.industry, базы ядерных данных, Condensed Matter Physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Molecular Databases, Data center, Atom- och molekylfysik och optik, Astronomical spectra, business, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Abstract: The Virtual Atomic and Molecular Data Centre (VAMDC) Consortium is a worldwide consortium which federates atomic and molecular databases through an e-science infrastructure and an organisation to support this activity. About 90% of the inter-connected databases handle data that are used for the interpretation of astronomical spectra and for modelling in many fields of astrophysics. Recently the VAMDC Consortium has connected databases from the radiation damage and the plasma communities, as well as promoting the publication of data from Indian institutes. This paper describes how the VAMDC Consortium is organised for the optimal distribution of atomic and molecular data for scientific research. It is noted that the VAMDC Consortium strongly advocates that authors of research papers using data cite the original experimental and theoretical papers as well as the relevant databases.
Published: 2016

30. Radiolysis and sputtering of carbon dioxide ice induced by swift Ti, Ni, and Xe ions

Author: Alicja Domaracka, Ph. Boduch, X. Y. Lv, Vinicius Bordalo, Markus Bender, Christina Trautmann, Daniel Severin, R. Martinez, C. Mejia, Hermann Rothard, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Helmholtz zentrum für Schwerionenforschung GmbH (GSI), Federal University of Amapà, Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Nuclear and High Energy Physics, Absorption spectroscopy, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], Chemistry, Analytical chemistry, Radiation chemistry, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Fluence, Ion, Interstellar medium, 13. Climate action, Sputtering, 0103 physical sciences, Radiolysis, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Stopping power (particle radiation), ddc:530, Atomic physics, 010306 general physics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, Instrumentation, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Solid carbon dioxide (CO2) is found in several bodies of the solar system, the interstellar medium (ISM) and young stellar objects, where it is exposed to cosmic and stellar wind radiation. Here, the chemical and physical modifications induced by heavy ion irradiation of pure solid CO2 at low temperature (T = 15–30 K) are analyzed. The experiments were performed with Ti (550 MeV) and Xe (630 MeV) ions at the UNILAC of GSI/Darmstadt and with Ni ions (46 and 52 MeV) at IRRSUD of GANIL/Caen. The evolution of the thin CO2 ice films (deposited on a CsI window) was monitored by mid-infrared absorption spectroscopy (FTIR). The dissociation rate of CO2, determined from the fluence dependence of the IR absorption peak intensity, is found to be proportional to the electronic stopping power Se. We also confirm that the sputtering yield shows a quadric increase with electronic stopping power. Furthermore, the production rates of daughter molecules such as CO, CO3 and O3 were found to be linear in Se.
Published: 2015

31. N-Acetylglycine Cation Tautomerization Enabled by the Peptide Bond

Author: R. Delaunay, Lamri Adoui, Alicja Domaracka, Jaroslav Kočišek, Manuel Alcamí, Patrick Rousseau, Sergio Díaz-Tendero, Fernando Martín, Janina Kopyra, Dariusz G. Piekarski, Bernd A. Huber, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Departamento de Qímica, Módulo 13, Universidad Autónoma de Madrid, Departamento de Qímica, Siedlce University of Natural Sciences and Humanities, Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Biomolecules, Quantitative Biology::Biomolecules, Molecular Structure, Chemistry, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Glycine, Collisions of ions and atomic/molecular targets, Tautomer, Peptide Fragments, Ion, Microsecond, Peptide bond, Fragmentation (mass spectrometry), Models, Chemical, Computational chemistry, Fragmentation, Ionization, Cations, Molecule, Quantum Theory, Density functional theory, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Physical and Theoretical Chemistry, Tautomerization
Abstract: International audience; We present a combined experimental and theoretical study of the ionization of N-acetylglycine molecules by 48 keV O6+ ions. We focus on the single ionization channel of this interaction. In addition to the prompt fragmentation of the N-acetylglycine cation, we also observe the formation of metastable parent ions with lifetimes in the microsecond range. On the basis of density functional theory calculations, we assign these metastable ions to the diol tautomer of N-acetylglycine. In comparison with the simple amino acids, the tautomerization rate is higher because of the presence of the peptide bond. The study of a simple biologically relevant molecule containing a peptide bond allows us to demonstrate how increasing the complexity of the structure influences the behavior of the ionized molecule.
Published: 2015

32. Molecular Growth Inside of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Clusters Induced by Ion Collisions

Author: Henrik Cederquist, Fernando Martín, Henning Zettergren, Mark H. Stockett, Sylvain Maclot, Bernd A. Huber, Tao Chen, Patrick Rousseau, Yang Wang, R. Delaunay, Alicja Domaracka, Michael Gatchell, Lamri Adoui, Manuel Alcamí, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Department of Physics [Stockholm], Stockholm University, Departamento de Qímica, Módulo 13, Universidad Autónoma de Madrid, Departamento de Qímica, Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Polycyclic aromatic hydrocarbon, Collisions of ions and atomic/molecular targets, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Ion, Molecular dynamics, chemistry.chemical_compound, Saturn, 0103 physical sciences, Cluster (physics), Molecule, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, chemistry.chemical_classification, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs, Reactivity, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], chemistry, 13. Climate action, Chemical physics, Cluster, Yield (chemistry), Pyrene, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Atomic physics
Abstract: International audience; The present work combines experimental and theoretical studies of the collision between keV ion projectiles and clusters of pyrene, one of the simplest polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Intracluster growth processes induced by ion collisions lead to the formation of a wide range of new molecules with masses larger than that of the pyrene molecule. The efficiency of these processes is found to strongly depend on the mass and velocity of the incoming projectile. Classical molecular dynamics simulations of the entire collision process—from the ion impact (nuclear scattering) to the formation of new molecular species—reproduce the essential features of the measured molecular growth process and also yield estimates of the related absolute cross sections. More elaborate density functional tight binding calculations yield the same growth products as the classical simulations. The present results could be relevant to understand the physical chemistry of the PAH-rich upper atmosphere of Saturn’s moon Titan.
Published: 2015

33. Heavy ion irradiation of crystalline water ice - Cosmic ray amorphisation cross-section and sputtering yield

Author: E. F. da Silveira, Alicja Domaracka, Emmanuel Dartois, B. Augé, J. J. Ding, X. Y. Lv, Rosario Brunetto, Philippe Boduch, O. Kamalou, Hermann Rothard, J.C. Thomas, Marin Chabot, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Subjects: Astrochemistry, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Infrared, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Context (language use), Cosmic ray, Astrophysics, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Fluence, Physics::Geophysics, Condensed Matter::Materials Science, Sputtering, 0103 physical sciences, Irradiation, 010303 astronomy & astrophysics, Physics::Atmospheric and Oceanic Physics, 0105 earth and related environmental sciences, Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-ATOM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic Physics [physics.atom-ph], cosmic rays – dust, Astronomy and Astrophysics, Amorphous solid, 13. Climate action, Space and Planetary Science, extinction – astrochemistry – molecular processes – solid state: volatile – ISM: abundances, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, Atomic physics
Abstract: Expérience GANIL/IRSSUD/SME/LISE; International audience; Under cosmic irradiation, the interstellar water ice mantles evolve towards a compact amorphous state. Crystalline ice amorphisationwas previously monitored mainly in the keV to hundreds of keV ion energies.Aims. We experimentally investigate heavy ion irradiation amorphisation of crystalline ice, at high energies closer to true cosmic rays,and explore the water-ice sputtering yield.Methods. We irradiated thin crystalline ice films with MeV to GeV swift ion beams, produced at the GANIL accelerator. The iceinfrared spectral evolution as a function of fluence is monitored with in-situ infrared spectroscopy (induced amorphisation of theinitial crystalline state into a compact amorphous phase).Results. The crystalline ice amorphisation cross-section is measured in the high electronic stopping-power range for different temperatures.At large fluence, the ice sputtering is measured on the infrared spectra, and the fitted sputtering-yield dependence, combinedwith previous measurements, is quadratic over three decades of electronic stopping power.Conclusions. The final state of cosmic ray irradiation for porous amorphous and crystalline ice, as monitored by infrared spectroscopy,is the same, but with a large difference in cross-section, hence in time scale in an astrophysical context. The cosmic ray water-icesputtering rates compete with the UV photodesorption yields reported in the literature. The prevalence of direct cosmic ray sputteringover cosmic-ray induced photons photodesorption may be particularly true for ices strongly bonded to the ice mantles surfaces, suchas hydrogen-bonded ice structures or more generally the so-called polar ices.
Published: 2015

34. Compaction of porous ices rich in water by swift heavy ions

Author: C. Mejía, Philippe Boduch, A. L. F. de Barros, Emmanuel Dartois, Alicja Domaracka, E. F. da Silveira, Hermann Rothard, E. Seperuelo Duarte, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Departamento de Disciplinas Basicas e Gerais (CEFET-RJ), CEFET-RJ, Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), and Normandie Université (NU)
Subjects: Materials science, Ion beam, [SDU.ASTR]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph], Compaction, Analytical chemistry, Dangling bond, Infrared spectroscopy, Astronomy and Astrophysics, 01 natural sciences, Ion, Absorbance, 13. Climate action, Space and Planetary Science, 0103 physical sciences, Irradiation, Atomic physics, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], 010306 general physics, Spectroscopy, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: Porous water ice and water ice mixtures H 2 O:X (X = CO, CO 2 and CH 4 ) produced at 15 K, with film thicknesses in the 0.5–1 μm range, were irradiated by swift ions and monitored by mid-infrared spectroscopy (FTIR). The analysis of the evolution of the pure water ice infrared absorption on ion beam dose reveals a strong correlation among three quantities: (i) the absorbance of the most intense band (3250 cm −1 ), (ii) the wavelength of the maximum absorbance of this band and (iii) the absorbance of the OH-dangling bonds. This correlation is interpreted as indications of the water ice compaction by irradiation: as the beam fluence increases, the ice porosity decreases, the dangling bond peaks collapse and the area and position of the 3250 cm −1 band vary exponentially, all of them evolving with the same compaction cross section ( σ c ). The linear dependence σ c ∝ S e ( S e being the electronic stopping power) is observed for both pure and mixed water ices, confirming previous results. We suggests that the infrared absorption A -value varies with dose as ( 1 - ζ e - D / D 0 ) during the compaction process ( D 0 = 0.2 eV/molec being the effective energy density to eliminate the OH-db, and ζ is a parameter characterizing the porosity). These findings may be used as a diagnostic tool to probe the morphology of water ices occurring in the outer Solar System and in the ISM.
Published: 2015

35. Formation of H2 from internally heated polycyclic aromatic hydrocarbons: Excitation energy dependence

Author: Alexander G. G. M. Tielens, Mark H. Stockett, Lamri Adoui, Henning T. Schmidt, Alicja Domaracka, Henning Zettergren, R. Delaunay, Tao Chen, Henrik Cederquist, Bernd A. Huber, Michael Gatchell, Elisabetta R. Micelotta, Patrick Rousseau, Department of Physics [Stockholm], Stockholm University, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Leiden Observatory [Leiden], Universiteit Leiden [Leiden], Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Universiteit Leiden
Subjects: Hydrogen, General Physics and Astronomy, chemistry.chemical_element, Collisions of ions and atomic/molecular targets, Astrophysics::Cosmology and Extragalactic Astrophysics, 010402 general chemistry, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Ion, Fragmentation, 0103 physical sciences, Molecule, Collisions, Physical and Theoretical Chemistry, Absorption (electromagnetic radiation), 010303 astronomy & astrophysics, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Lyman limit, 0104 chemical sciences, chemistry, Excited state, Mass spectrum, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Atomic physics, Excitation
Abstract: International audience; We have investigated the effectiveness of molecular hydrogen (H-2) formation from Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) which are internally heated by collisions with keV ions. The present and earlier experimental results are analyzed in view of molecular structure calculations and a simple collision model. We estimate that H-2 formation becomes important for internal PAH temperatures exceeding about 2200 K, regardless of the PAH size and the excitation agent. This suggests that keV ions may effectively induce such reactions, while they are unlikely due to, e.g., absorption of single photons with energies below the Lyman limit. The present analysis also suggests that H-2 emission is correlated with multi-fragmentation processes, which means that the [PAH-2H](+) peak intensities in the mass spectra may not be used for estimating H-2-formation rates.
Published: 2015

36. Swift heavy ion modifications of astrophysical water ice

Author: Rosario Brunetto, B. Augé, C. Mejía, Philippe Boduch, Thomas Pino, Marin Chabot, Alicja Domaracka, A. L. F. de Barros, Hermann Rothard, J. J. Ding, X. Y. Lv, M. Godard, O. Kamalou, J. C. Thomas, Emmanuel Dartois, E. Frota da Silveira, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM AS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Univ. Paris-Sud, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Université Paris-Saclay-Univ. Paris-Sud-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Subjects: Nuclear and High Energy Physics, Astrochemistry, Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena, Interstellar cloud, Cosmic ray, Astrophysics, 01 natural sciences, Molecular processes, Astrobiology, Swift heavy ion, Phase (matter), 0103 physical sciences, Interstellar medium abundances, [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat], 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Instrumentation, Cosmic rays, Astrophysics::Galaxy Astrophysics, Cosmic dust, Physics, [PHYS.PHYS.PHYS-ATOM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic Physics [physics.atom-ph], Interstellar ice, Galaxy, 13. Climate action, Interstellar dust
Abstract: International audience; In the relatively shielded environments provided by interstellar dense clouds in our Galaxy, infraredastronomical observations have early revealed the presence of low temperature (10–100 K) ice mantlescovering tiny grain ‘‘cores” composed of more refractory material. These ices are of specific interestbecause they constitute an interface between a solid phase under complex evolution triggered by energeticprocesses and surface reactions, with a rich chemistry taking place in the gas phase. The interstellarice mantles present in these environments are immersed, in addition to other existing radiations fields, ina flux of cosmic ray particles that can produce new species via radiolysis processes, but first affects theirstructure, which may change and also induces desorption of molecules and radicals from these grains.Theses cosmic rays are simulated by swift ions in the laboratory for a better understanding of astrophysicalprocesses.
Published: 2014

37. Stability of the glycine cation in the gas phase after interaction with multiply charged ions

Author: Violaine Vizcaino, Fernando Martín, Dariusz G. Piekarski, A. Méry, Sergio Díaz-Tendero, Sylvain Maclot, Lamri Adoui, Alicja Domaracka, Manuel Alcamí, Bernd A. Huber, Patrick Rousseau, R. Delaunay, J. Y. Chesnel, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Departamento de Qímica, Módulo 13, Universidad Autónoma de Madrid, Departamento de Qímica, and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: chemistry.chemical_classification, Quantitative Biology::Biomolecules, Chemistry, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Atomic and Molecular Physics, and Optics, Ion, Amino acid, Fragmentation (mass spectrometry), Chemical physics, Intramolecular force, Potential energy surface, Glycine, Physics::Atomic and Molecular Clusters, Molecule, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Atomic physics, Physics::Chemical Physics, Nuclear Experiment, Bond cleavage
Abstract: International audience; This study presents a coupled experimental and theoretical work on the stability of singly charged glycine molecules (NH2CH2COOH+, the simplest amino acid) produced in the collision of neutral glycine with low-energy multiply charged ions in the gas phase. The main fragments observed experimentally result from C-alpha-C-carboxyl bond cleavage. Additionally, some fragments are produced after an intramolecular rearrangement of the glycine cation, in particular the loss of a neutral water molecule following a H-migration. Moreover, this work discusses qualitatively the energy transferred to the molecule in the collision with a comparative study of the fragmentation patterns for different projectile ion charge states.
Published: 2014

38. Sulfur implantation in CO and CO2 ices

Author: Hermann Rothard, Alicja Domaracka, Philippe Boduch, Maria Elisabetta Palumbo, J. J. Ding, Giovanni Strazzulla, T. Langlinay, X. Y. Lv, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, Carbonic acid, Ion beam, Inorganic chemistry, chemistry.chemical_element, Astronomy and Astrophysics, Chemical reaction, Sulfur, Ion, chemistry.chemical_compound, Ion implantation, chemistry, 13. Climate action, Space and Planetary Science, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Carbon dioxide, Molecule, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We present new experimental results concerning the implantation of multiply charged sulfur ions (90 and 176 keV) in frozen CO and CO2. CO2 layers have been capped with a water ice layer to study chemical reactions induced at the interface between the two species. The results indicate that SO2 is formed after implantation in both CO and CO2 and the respective formation yields are 0.20 +/- 0.05 and 0.38 +/- 0.20 molecules ion(-1) for 176-keV S11+ in CO and 90-keV S9+ in CO2, respectively. Possibly, CS2 has been produced in CO2 and OCS in CO. Ion implantation produces also all of the chemical modifications observed with other ion beam. In particular a large number of carbon chains are formed after implantation in CO. Chemical reactions and mixing are induced at the water/carbon dioxide interface and lead to the formation of carbonic acid (H2CO3). The results are discussed in the light of their relevance in some astrophysical environments both in the star-forming regions and in the Solar system.
Published: 2014

39. Projet CAHAPS : Caractérisation en ligne de l’Adsorption d’Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques par les suies

Author: Yon, Jerôme, Saidani, G., Rousseau, P., Huber, B., Domaracka, A., Coppalle, A., Adoui, L., Yon, Jérôme, Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (CORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Subjects: TheoryofComputation_MATHEMATICALLOGICANDFORMALLANGUAGES, ComputingMilieux_THECOMPUTINGPROFESSION, [SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, [SPI.FLUID] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: National audience; Yes
Published: 2014

40. Prompt and delayed fragmentation of bromouracil cations ionized by multiply charged ions

Author: Patrick Rousseau, R. Delaunay, Sylvain Maclot, Alicja Domaracka, Lamri Adoui, Bernd A. Huber, Jean-Philippe Champeaux, P Moretto-Capelle, M. Capron, Bruno Manil, A. Méry, Interactions Ions-Matière (LCAR) (I²M), Laboratoire Collisions Agrégats Réactivité (LCAR), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Subjects: Fragmentation (mass spectrometry), Internal energy, Bromouracil, Chemistry, Ionization, Intramolecular force, Molecule, Atomic physics, Molecular physics, Atomic and Molecular Physics, and Optics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Dication, Ion
Abstract: The fragmentation of singly and multiply charged 5-bromouracil molecules (C4H3N2O2Br) induced by collisions with slow multiply charged ions has been studied. The emission of neutral fragments as well as charge separating decay channels are identified as a function of the projectile charge state. In the first case, delayed loss of neutral moieties, occurring on a μs time scale, indicates a wider internal energy distribution resulting in a power law decay. In the second case, the most important decay channels, leading to the formation of Br+, HNCO+ and CO+/NHCH+, are discussed showing that in many processes intramolecular H-migration occurs before fragmentation. Furthermore, molecular rearrangement may lead to delayed charge separating processes. Although the dication of bromouracil is unstable, smaller doubly charged systems created by the loss of neutral fragments are found to be (meta) stable.
Published: 2014

41. Stability of Multiply-Charged Biomolecular Clusters Formed Upon Interaction with Low-Energy Highly Charged Ions

Author: Alicja Domaracka, Jimmy Rangama, Violaine Vizcaino, J. Y. Chesnel, Patrick Rousseau, Bernd A. Huber, A. Méry, Sylvain Maclot, Jean-Christophe Poully, Lamri Adoui, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: chemistry.chemical_classification, [PHYS]Physics [physics], Quantitative Biology::Biomolecules, Charge (physics), Condensed Matter Physics, 7. Clean energy, Stability (probability), Nucleobase, Ion, Amino acid, chemistry.chemical_compound, Monomer, chemistry, Chemical physics, Cluster (physics), Molecule, Physical and Theoretical Chemistry, Atomic physics, Instrumentation, Spectroscopy, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We report on the stability and the processes occurring in clusters of nucleobases and amino acids after multi-ionization upon collisions with highly charged ions. The observed appearance sizes, which are compared with different systems, are found to be slightly lower for amino acids than for nucleobases. As shown by quantum chemical calculations, performed for the doubly-charged α-alanine decamer, this may be partly explained by a rearrangement of the molecules within the cluster, which increases the distance between the charges, thus, reducing the Coulomb repulsion. Hot clusters are stabilized by the emission of neutral monomers occurring, as demonstrated for cytosine clusters, with high intensity on the μs time scale, in particular for clusters of high charge states. This is consistent with a higher energy transfer in the multi-ionization process.
Published: 2014

42. Thermal and energetic processing of ammonia and carbon dioxide bearing solid mixtures

Author: X. Y. Lv, Maria Elisabetta Palumbo, J. J. Ding, Ph. Boduch, T. Langlinay, Hermann Rothard, Giovanni Strazzulla, Alicja Domaracka, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), and Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Inorganic chemistry, General Physics and Astronomy, 7. Clean energy, Chemical reaction, Ion, chemistry.chemical_compound, Ammonia, Chemical species, chemistry, 13. Climate action, [SDU]Sciences of the Universe [physics], Carbon dioxide, Ammonium formate, Ammonium carbamate, Molecule, Physical and Theoretical Chemistry, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We present new experimental results on thermal and ion irradiation processing of frozen ammonia-carbon dioxide mixtures. Some mixtures were deposited at low temperatures (T ≈ 16 K). Upon warming up to 160 K, complex chemical reactions occur leading to the formation of new molecules and, in particular, of ammonium carbamate. We also show that the same species are produced when water is the dominant species in the ternary mixture with ammonia and carbon dioxide. The samples have been irradiated with 144 keV S(9+) ions at 16 K and 50 K. Also in this case, new chemical species are formed as e.g. ammonium formate, CO and OCN(-). The results are discussed in the light of their relevance to the chemical evolution of ices in the interstellar medium and in the solar system. In particular, we suggest searching for them among the gas phase species sublimating from grains around young stellar objects and from the cometary nuclei approaching the Sun.
Published: 2014

43. Dynamics of Glycine Dications in the Gas Phase: Ultrafast Intramolecular Hydrogen Migration versus Coulomb Repulsion

Author: Sergio Díaz-Tendero, Sylvain Maclot, Dariusz G. Piekarski, Manuel Alcamí, A. Méry, Bernd A. Huber, Lamri Adoui, Violaine Vizcaino, Fernando Martín, Patrick Rousseau, Alicja Domaracka, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Departamento de Qímica, Módulo 13, Universidad Autónoma de Madrid, Departamento de Qímica, Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Hydrogen, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Molecular dynamics, Ionization, Physics::Atomic and Molecular Clusters, Molecule, General Materials Science, Physical and Theoretical Chemistry, Physics::Chemical Physics, Biomolecules, Chemistry, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Fragmentation dynamics, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Complex dynamics, Collision d'ions lourds, Chemical physics, Intramolecular force, Excited state, Density functional theory, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Atomic physics, 0210 nano-technology
Abstract: International audience; We present a combined experimental and theoretical study of the complex dynamics of excited doubly ionized glycine molecules in the gas phase. Multicoincidence mass spectroscopic techniques together with ab initio molecular dynamics simulations and density functional theory calculations allow us to show that an ultrafast intramolecular hydrogen migration (∼30 fs) appears in competiton with the expected Coulomb repulsion.
Published: 2013

44. Interaction of slow highly charged ions with hard dental tissue: studies of fluoride uptake and reminalization efficacy

Author: G Kasperski, Alicja Domaracka, Patrick Rousseau, A Daskalova, A Lawicki, Bulgarian Academy of Sciences (BAS), Gdańsk University of Technology (GUT), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: History, Materials science, Dental material, Analytical chemistry, Mass spectrometry, Education, chemistry.chemical_compound, stomatognathic system, medicine, Dentin, Irradiation, Olaflur, Enamel paint, Radiochemistry, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Tooth enamel, Computer Science Applications, stomatognathic diseases, medicine.anatomical_structure, chemistry, visual_art, Mass spectrum, visual_art.visual_art_medium, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Fluoride, SIMS, medicine.drug
Abstract: International audience; TOF-SIMS mass spectroscopy data are presented on ion irradiation of hard dental tissue using a beam of Xe-129(20+) (15 kV) ions delivered in the ARIBE facility by an ECR source. The investigation was focused on the mass distribution of the fragment ions. A comparison is made between the mass spectra from hard dental tissue treated by olaflur-(C27H60F2N2O3) and untreated hard dental tissue obtained under irradiation by low-energy highly-charged ions (HCIs). We found significant differences between the mass spectra of enamel after introducing amine fluoride (olaflur) and the mass spectra of pure untreated enamel. Further, we separated out the effects caused by radiation induced in the tooth enamel from those induced in dentin, which has not been performed before. In order to conduct a further detailed analysis, it is necessary to extend the research scope to include the influence of fluorine compounds on enamel and dentin.
Published: 2013

45. CHEMICAL PROCESSING OF PURE AMMONIA AND AMMONIA-WATER ICES INDUCED BY HEAVY IONS

Author: E. Seperuelo Duarte, X. Y. Lv, E. F. da Silveira, Philippe Boduch, Vinicius Bordalo, Hermann Rothard, Alicja Domaracka, Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, Astrochemistry, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Hydrazine, Analytical chemistry, chemistry.chemical_element, Astronomy and Astrophysics, 01 natural sciences, Nitrogen, Ion, chemistry.chemical_compound, Ammonia, chemistry, 13. Climate action, Space and Planetary Science, 0103 physical sciences, Radiolysis, Nitrogen dioxide, Irradiation, Atomic physics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: Cosmic rays are possibly the main agents to prevent the freeze-out of molecules onto grain surfaces in cold dense clouds. Ammonia (NH3) is one of the most abundant molecules present in dust ice mantles, with a concentration of up to 15% relative to water (H2O). FTIR spectroscopy is used to monitor pure NH3 and NH3-H2 Oi ce samples as they are irradiated with Ni and Zn ion beams (500-600 MeV) at GANIL/France. New species, such as hydrazine (N2H4), diazene (N2H2 isomers), molecular hydrogen (H2), and nitrogen (N2) were identified after irradiation of pure NH3 ices. Nitrous oxide (N2O), nitrogen oxide (NO), nitrogen dioxide (NO2), and hydroxylamine (NH2OH) are some of the products of the NH3-H2O ice radiolysis. The spectral band at 6.85 μm was observed after irradiation of both types of ice. Besides the likely contribution of ammonium (NH + ) and amino (NH2) radicals, data suggest a small contribution of NH2OH to this band profile after high fluences of irradiation of NH3-H2O ices. The spectral shift of the NH3 "umbrella" mode (9.3 μm) band is parameterized as a function of NH3/H2O ratio in amorphous ices. Ammonia and water destruction cross-sections are obtained, as well as the rate of NH3-H2O (1:10) ice compaction, measured by the OH dangling bond destruction cross-section. Ammonia destruction is enhanced in the presence of H2O in the ice and a power law relationship between stopping power and NH3 destruction cross-section is verified. Such results may provide relevant information for the evolution of molecular species in dense molecular clouds.
Published: 2013

46. Chemical reactions induced in frozen formic acid by heavy ion cosmic rays

Author: Enio F. da Silveira, Philippe Boduch, Diana P. P. Andrade, Alicja Domaracka, Ana L. F. de Barros, Sergio Pilling, Hermann Rothard, Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (Rio de Janeiro) ( CEFET/RJ), Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, Formic acid, Analytical chemistry, Astronomy and Astrophysics, 010402 general chemistry, Mass spectrometry, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Chemical reaction, 0104 chemical sciences, Ion, chemistry.chemical_compound, Chemical species, chemistry, 13. Climate action, Space and Planetary Science, Yield (chemistry), 0103 physical sciences, Radiolysis, Molecule, Atomic physics, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: We studied the effects produced by the interaction of heavy ion cosmic rays with interstellar and cometary organic molecules in the solid phase. Formic acid (HCOOH) ice at 15 K was irradiated by 267-MeV 56Fe22+ ions and the chemical evolution was analysed using Fourier transform infrared spectroscopy. The destruction cross-section of HCOOH and the formation cross-sections of the produced molecular species have been determined; the sputtering yield values are also discussed. The most abundant chemical species formed by Fe ion irradiation are CO, CO2 and H2O. The half-life of frozen formic acid molecules in the interstellar medium, as a result of interaction with the different cosmic ray constituents, is evaluated to be 108 yr, considering that the destruction cross-section σ d of heavy ions is ruled by a power law as a function of the electronic stopping power Se (i.e. σd ∼ S3/2 e ). Moreover, a complementary study based on mass spectrometry data from the literature has been performed, in order to understand the HCOOH molecule radiolysis, the desorption of its product and the chemical reaction pathways in ice.
Published: 2013

47. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons on soot: Production of benchmark particles

Author: Saidani, G., Bidault, N., Domaracka, A., Adoui, L., Huber, B., Coppalle, A., Yon, Jerôme, Rousseau, Patrick, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Complexe de recherche interprofessionnel en aérothermochimie (CORIA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), and Yon, Jérôme
Subjects: TheoryofComputation_MATHEMATICALLOGICANDFORMALLANGUAGES, ComputingMilieux_THECOMPUTINGPROFESSION, [SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, [SPI.FLUID] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience; Yes
Published: 2013

48. Swift heavy ion irradiation of water ice from MeV to GeV energies : Approaching true cosmic ray compaction

Author: J. C. Thomas, Thomas Pino, E. F. da Silveira, Marin Chabot, Hermann Rothard, Rosario Brunetto, C. F. Mejía Guamán, Alicja Domaracka, Emmanuel Dartois, M. Godard, A. L. F. de Barros, Philippe Boduch, J. J. Ding, X. Y. Lv, Institut d'astrophysique spatiale (IAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique Nucléaire d'Orsay (IPNO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), Institut des Sciences Moléculaires d'Orsay (ISMO), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Grand Accélérateur National d'Ions Lourds (GANIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National d’Études Spatiales [Paris] (CNES), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Cosmic ray, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Ion, Physics::Geophysics, Swift heavy ion, cosmic rays, 0103 physical sciences, Irradiation, 010306 general physics, 010303 astronomy & astrophysics, Physics, extinction, Interstellar ice, Dangling bond, Astronomy and Astrophysics, line: profiles, ISM: molecules, Amorphous solid, molecular processes, [PHYS.ASTR.GA]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], 13. Climate action, Space and Planetary Science, Amorphous ice, Astrophysics::Earth and Planetary Astrophysics, dust, [SDU.ASTR.GA]Sciences of the Universe [physics]/Astrophysics [astro-ph]/Galactic Astrophysics [astro-ph.GA], Atomic physics
Abstract: Context. Cosmic ray ion irradiation affects the chemical composition of and triggers physical changes in interstellar ice mantles in space. One of the primary structural changes induced is the loss of porosity, and the mantles evolve toward a more compact amorphous state. Previously, ice compaction was monitored at low to moderate ion energies. The existence of a compaction threshold in stopping power has been suggested.Aims. In this article we experimentally study the effect of heavy ion irradiation at energies closer to true cosmic rays. This minimises extrapolation and allows a regime where electronic interaction always dominates to be explored, providing the ice compaction cross section over a wide range of electronic stopping power.Methods. High-energy ion irradiations provided by the GANIL accelerator, from the MeV up to the GeV range, are combined with in-situ infrared spectroscopy monitoring of ice mantles. We follow the IR spectral evolution of the ice as a function of increasing fluence (induced compaction of the initial microporous amorphous ice into a more compact amorphous phase). We use the number of OH dangling bonds of the water molecule, i.e. pending OH bonds not engaged in a hydrogen bond in the initially porous ice structure as a probe of the phase transition. These high-energy experiments are combined with lower energy experiments using light ions (H, He) from other facilities in Catania, Italy, and Washington, USA.Results. We evaluated the cross section for the disappearance of OH dangling bonds as a function of electronic stopping power. A cross-section law in a large energy range that includes data from different ice deposition setups is established. The relevant phase structuring time scale for the ice network is compared to interstellar chemical time scales using an astrophysical model.Conclusions. The presence of a threshold in compaction at low stopping power suggested in some previous works seems not to be confirmed for the high-energy cosmic rays encountered in interstellar space. Ice mantle porosity or pending bonds monitored by the OH dangling bonds is removed efficiently by cosmic rays. As a consequence, this considerably reduces the specific surface area available for surface chemical reactions.
Published: 2013

49. Implantation of multiply charged carbon ions in water ice

Author: Alicja Domaracka, Maria Elisabetta Palumbo, Robert W. McCullough, C.A. Hunniford, Sergio Pilling, Philippe Boduch, Daniele Fulvio, T. Langlinay, Hermann Rothard, Vinicius Bordalo, Giovanni Strazzulla, Nigel J. Mason, X. Y. Lv, E. F. da Silveira, A. L. F. de Barros, Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (Rio de Janeiro) ( CEFET/RJ), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU), Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC), INAF - Osservatorio Astrofisico di Catania (OACT), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Universidade do Vale do Paraíba (UNIVAP), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Physics, Range (particle radiation), 010504 meteorology & atmospheric sciences, Ion beam, chemistry.chemical_element, Astronomy and Astrophysics, Context (language use), Icy moon, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Ion, chemistry, 13. Climate action, Space and Planetary Science, 0103 physical sciences, Irradiation, Atomic physics, Penetration depth, [PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph], 010303 astronomy & astrophysics, Carbon, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences
Abstract: Context. Several objects in the Solar System like Europa, Ganymede and Callisto have frozen surface (main component: H2O). The associated thickness is bigger than the penetration depth of the relevant projectile ions. Additionally, other species such as H2O2, SO2 and CO2 have been detected on these surface. The formation mechanisms of these molecules are still under discussion.\ud \ud Aims. We present new experimental results on the implantation of 13Cq+ (q = 2, 3) ions at an energy of 30 keV in water ice at low temperatures (15 and 80 K). Experiments with multiply charged ions at energies of tens of keV are particularly relevant to simulating the complexity of the irradiation environment to which the surfaces of the icy moons in the outer solar system are exposed.\ud \ud Methods. The experiments were performed at the low energy ion beam facility ARIBE of GANIL in Caen (France). 30 keV 13Cq+ (q =\ud 2, 3) ions have been used to bombard solid H,2O surface which were frozen at 15K and 80K. Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) was used to analyze the sample in the 5000 - 600 cm-1 (2-16.7 μm) region with a spectral resolution of 1 cm-1.\ud \ud Results. The results of our experiments indicate that implantation produces 13CO2 with yields in the range of 0.32-0.57 molecules ion-1. This yield seems to be independent of the temperature of the ices in the range studied. We have estimated the time scale necessary to accumulate by implantation of magnetospheric carbon ions the observed quantity of carbon dioxide on the surface of Europa, a Jovian moon. This time scale is of the order of 1.0-1.3x104 yrs which is higher than that evaluated for carbon dioxide production by other relevant processes.\ud \ud Conclusions.We conclude that although a relevant quantity of CO2 can be formed by carbon ion implantation, this is not the dominant formation mechanism at Europa.
Published: 2012

50. Fragmentation Dynamics Of Complex Molecules And Their Clusters

Author: A. Méry, H. A. B. Johansson, Jean-Christophe Poully, Henrik Cederquist, Alicja Domaracka, Lamri Adoui, Anne I. S. Holm, A Lawicki, Jimmy Rangama, Bernd A. Huber, F. Seitz, Patrick Rousseau, Stefan Rosén, J. Y. Chesnel, Henning Zettergren, H. T. Schmidt, S. Maclot, R. Maisonny, M. Capron, Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Physics [Stockholm], Stockholm University, Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: Biomolecules, Chemistry, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs, [PHYS.PHYS.PHYS-ATM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Atomic and Molecular Clusters [physics.atm-clus], Highly charged ion, Complex system, Complex Molecules, Water, 020206 networking & telecommunications, 02 engineering and technology, Ion, Clusters, Fragmentation (mass spectrometry), Chemical physics, Metastability, Excited state, Ionization, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Molecule, 020201 artificial intelligence & image processing, Collisions, [PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph], Atomic physics
Abstract: International audience; Complex molecular systems such as large molecules or clusters are characterised by a large number of degrees of freedom. Energies well in excess of individual thresholds for fragmentation can be stored for long times and metastable excited states become important. We will concentrate in this paper on the study of the response of such nanoscale systems, i.e. we will study excitation and fragmentation mechanisms induced by highly charged ion radiation, reflecting dynamic energy and charge flow processes. We will illustrate these relaxation processes for different molecular systems from Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, water or biomolecule targets and their clusters in collision with multiply charged ions. We will emphasize that slow multiply charged ions provide an efficient way to study the stability of complex systems. Indeed, such ions are known to remove several electrons at large impact parameters resulting in a fast and gentle ionization.
Published: 2012

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