Une étude, dont les résultats intitulés «Size Effect in the Ionization Energy of PAH Clusters» ont été publiés dans la revue Journal of Physical Chemistry Letters et sont disponibles en pdf, a permis, en combinant la mesure de spectres de photo-ionisation au synchrotron SOLEIL avec des simulations moléculaires, d'établir la corrélation entre structures et propriétés électroniques (ionisation) d’agrégats de molécules polycycliques aromatiques hydrogénées (PAH) en phase gazeuse.

Notons tout d'abord que, dans les milieux astrophysiques, «les PAH sont produits par destruction de très petits grains carbonés sous l’effet des photons VUV». Dans le cadre de l'étude ici présentée, «des premières mesures expérimentales de spectres de photoélectrons d’agrégats de PAH à base de pyrène C16H10 et de coronène C24H12» ont été, dans un premier temps, «obtenues en utilisant la technique d’imagerie de photoélectrons-photoions en coïncidence disponible sur la ligne de photons ultraviolet lointain (VUV) DESIRS à SOLEIL».

Ensuite, «ces données ont été confrontées aux résultats de simulations moléculaires dans lesquelles les effets de structure et de température ont été pris en compte». Concrètement, «pour un agrégat de typiquement 6 molécules un certain nombre d’isomères peuvent être peuplés à des températures de 100-200K». C'est «la qualité de l’accord expériences/simulations» qui valide l’approche théorique utilisée.

Alors que «les structures d’agrégats obtenues sont composées d’empilements multiples au-delà de typiquement 4 monomères», il a été montré «que, lors de l’ionisation, la charge ne se répartit pas sur l’ensemble de l’agrégat mais reste localisée sur quelques unités moléculaires (1 à 3)», un comportement qui «va affecter les propriétés électroniques et la stabilité de ces systèmes.

Au bout du compte, ce travail va aider à «mieux caractériser les propriétés de ces agrégats en particulier leur spectroscopie et leur stabilité afin d’avancer dans notre compréhension du rôle de ces systèmes dans la chimie des régions de formation d’étoiles ainsi que dans les flammes».

Plus précisément, les agrégats de PAH étant considérés comme des systèmes modèles en laboratoire des très petits grains carbonés cosmiques, «les propriétés d’ionisation des agrégats de PAH (énergie d’ionisation relativement basse et forte section efficace d’ionisation) impliquent que ces espèces seraient en grande partie ionisées dans les milieux où les PAH sont formés», de sorte que leurs propriétés d’évaporation vont «différer par rapport à celles des agrégats neutres qui ont été jusqu’à présent considérés dans les modèles astrophysiques».