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Recherche

Structure atomique et moléculaire

Nous étudions les propriétés intrinsèques d’atomes (alcalins, alcalino-terreux, lanthanides ...) et de molécules diatomiques ou triatomiques composées de différentes combinaisons de ces atomes. Nous déterminons la structure électronique des atomes, les courbes d’énergie potentielle des diatomiques et les surfaces d’énergie potentielle des triatomiques par des méthodes de chimie quantique. Ceci nous permet d’obtenir certaines propriétés importantes comme les polarisabilités électroniques, les moments dipolaires électriques permanents et de transition de ces particules, la structure hyperfine, utilisées dans nos autres thématiques de recherche.

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Production de molécules froides

Nous abordons différentes méthodes de formation de molécules ultra-froides. La magnéto-association permet de former des molécules de Feshbach, faiblement liées et très fragiles vis-à-vis des collisions, en utilisant un champ magnétique. Ensuite en utilisant des processus Raman à deux photons (STIRAP), ces molécules peuvent être transférées de manière cohérente dans n’importe quel état moléculaire et notamment l’état moléculaire fondamental. Une autre technique efficace mais moins sélective comme la photo-association permet aussi de produire des molécules à partir d’atomes ou de molécules ultra-froids. Cependant, le contrôle des résonances de forme par un champ laser intense non résonant permet d’accroître le taux de formation de ces molécules par cette technique. Enfin, des collisions entre ces particules avec des gaz tampons peuvent être utilisées pour leur refroidissement.

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Interactions à longue portée

La dynamique des molécules froides est dominée par leurs interactions à longue portée, qu’il importe de modéliser avec précision. A partir des calculs de propriétés intrinsèques des molécules, nous décrivons leur comportement asymptotique en un développement multipolaire déterminé par des interactions dipôle-dipôle, dipôle-quadrupôle, quadrupôle-quadrupôle ... Nous déterminons également les coefficients de van der Waals décrivant l’interaction entre ces molécules.

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Dynamique de gaz dipolaires ultra-froids

Les particules possédant un moment dipolaire électrique (NaRb, KRb …), magnétique (Er, Er2 ...), ou les deux (RbSr, OH …) constituent une classe de systèmes dits "dipolaires" qui présentent de fortes interactions anisotropes à longue portée dont on peut modifier l’amplitude par des champs électriques et magnétiques. Nous nous intéressons à l’étude de la dynamique à petit nombre de corps (collisions à 2 corps ou à 3 corps) de ces systèmes dipolaires et de leur contrôle par des champs électromagnétiques ainsi que par des réseaux optiques de différentes dimensions.

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Ions moléculaires froids

Nous étendons nos études aux ions moléculaires ultra-froids, qui sont maintenant observés dans des systèmes hybrides mêlant un piège d’atomes froids et un piège d’ions refroidis par laser. Cela ouvre la porte à de nouvelles études de chimie ultra-froide impliquant notamment l’échange de charge et la formation radiative ou non d’ions moléculaires froids.

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Processus collisionnels dans les milieux interstellaires

Nos développements théoriques et numériques permettent de décrire la dynamique de processus collisionnels au delà des systèmes ultra-froids, mais où la précision est requise pour mettre en évidence la présence d’effets quantiques fins (résonances, effet tunnel,...) dans des processus intervenant notamment dans le milieu atmosphérique ou interstellaire. Nous examinons par exemple les mécanismes de formation d’ions moléculaires négatifs (H3-, HCO-, CN-), de transfert de charge (H+ + H2 → H2+ + H), les collisions inélastiques (H2 + H2, H2 + H2O), ou les collisions réactives (O + OH → H + O2).

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