Morphologie des films de glace observés par microscope électronique à balayage cryogénique

Nombreuses sont les études qui ont tenté d’élucider les processus de chimie hétérogène atmosphériques, catalysés par les aérosols gelés, de même que les propriétés radiatives de ces derniers. Ces investigations, exploitant pour la majorité des techniques de spectroscopie, excluent généralement les effets de substrats liés à la morphologie méconnue des échantillons, ajoutant ainsi aux disparités et incertitudes des mécanismes sondés. Le présent travail contribue à l’élaboration d’un diagramme de morphologie des films de glace en fonction des conditions expérimentales de déposition. L’idée centrale est d’appréhender les effets des substrats, les mécanismes de nucléation ainsi que de croissance des films de glace, afin de caractériser et prédire les morphologies exhibées par les glaces de laboratoire, systèmes modèles utilisés très largement pour examiner les mécanismes et les cinétiques des phénomènes de chimie atmosphérique hétérogène. Par microscope électronique à balayage cryogénique, il a été possible de déposer des films de glace in-situ par condensation de vapeur d’eau sur des substrats d’or et de muscovite, afin d’observer leur surface. Nos échantillons ainsi préparés s’approchent des conditions de la stratosphère polaire, peuvent créer des films de caractéristiques physiques similaires aux glaces atmosphériques et miment les conditions de déposition communément utilisées en laboratoire. Deux thèmes ont été traités distinctement dans cette étude : les films de glace à recouvrement partiel et les films épais. Ainsi, il a été possible de sonder, non seulement les conséquences des substrats utilisés sur les phénomènes de nucléation, d’orientation et de croissance des cristallites, mais aussi de suivre les phénomènes de croissance des films épais et l’évolution de leur surface. Plusieurs résultats surprenants sont apparus, tels, le processus de nucléation sur la muscovite, similaire à un mécanisme de démouillage spinodal, ou encore le développement, à 120K, d’agrég