La grandeur caracteristique pour estimer l'ecacite d'un transfert d'energie par collision est la section ecace de transfert d'energie. Le but que nous nous sommes xe est donc de determiner cette grandeur, pour une energie donnee qui sera indiquee dans la presentation des resultats.
Par souci de lisibilite des lms de simulations, nous avons choisi de xer l'agregat utilise au centre du repere utilise a t=0, et de faire varier la direction et la vitesse de l'helium, qui devient donc le projectile.
7.2.2 Mecanisme de fragmentation apres collision
Les mecanismes d'evaporation et de fragmentation impulsionnelle1 sont sou-
vent confondu, vu le faible nombre de degres de liberte du systeme (6). Il est donc impossible d'extraire des resultats une information sur le mode de dissociation.
7.2.3 Refroidissement collisionnel
Le but de notre travail sur le refroidissement collisionnel est de comprendre la stabilite des isomeres metastables.
Le transfert de l'energie vibrationnelle d'une structure vers une energie cine- tique a ete etudie en general [78,85], et par des calculs [86].
Nous avons voulu observer l'e et de collisions a tres basse energie de collision (0,023 eV) sur un agregat de Na(H2O)+3 chaud (E0 = 0,77 eV) a n d'estimer la
vitesse de refroidissement lors de la formation de ces agregats dans une detente su- personique. Les conditions initiales sont les m^emes que celles utilises pour l'etude de l'excitation collisionnelle (avec la vitesse de l'helium xee a 1000 m.s;1).
Les calculs de refroidissement collisionnels ont ete realises a n de savoir si le refroidissement etait quelque chose qui ressemblait plut^ot a une trempe ou a un refroidissement thermodynamique. Nous avons donc realise des calculs a une seule energie interne, et sur une seule con guration. Nous avons alors extrait des calculs la section ecace de refroidissement que nous avons de nie au para- graphe 3.5.3. Ceci nous a permis d'obtenir la vitesse de refroidissement de nie par l'equation 3.42 (voir les resultats au paragraphe d'annexe G.1.2).
7.3 Parametres de la dynamique
La presentation des parametres de la dynamique moleculaire nous donnera l'occasion de presenter les resultats obtenus, lors de calculs preliminaires, pour le
140 7.3. Parametres de la dynamique
dimere de l'eau en collision sur de l'helium.
7.3.1 Temperature initiale
Habituellement, les calculs de dynamique moleculaire se font en introduisant une temperature interne, et en prevoyant une statistique sur le temps de depart du projectile a n d'eviter en moyenne les interferences entre la vitesse du projectile et les vitesses locales des molecules d'eau. En faisant cela, on compte sur les deformations de l'agregat au cours du temps pour explorer toutes les situations collisionnelles du systeme helium - agregat.
Dans le cadre de ce travail, nous avons decider de travailler a temperature nulle. Ceci nous permet, en e et, de bien conna^tre l'endroit de la structure qui etait heurtee par le projectile, a n de pouvoir extraire du calcul des correlations entre la geographie de l'impact et l'ecacite du transfert d'energie. La contre- partie, c'est qu'il va falloir echantillonner l'espace de facon complete. Les plans de symetrie des agregats de depart sont conserves. Le nombre de trajectoires a calculer peut donc ^etre limite. De plus, pour les structures que nous avons etudie, l'energie thermique correspondant aux 100 K estimes dans le dispositif experi- mental, est tres inferieure a l'energie transferee. La solution la plus rapide est donc de prendre l'agregat dans sa position ((moyenne)), c'est-a-dire a 0 K.
Travailler a temperature nulle nous permet donc d'oublier le parametre va- riable t, temps de depart de l'helium, et de conserver les plans de symetrie de la structure, sans modi er signi cativement les resultats. Nous pouvons donc limi- ter le nombre de trajectoires a calculer, et obtenir une meilleure statistique sur le resultat global.
7.3.2 Position initiale
Nous avons adopte une methode particuliere pour la determination des sec- tions ecaces. La methode classique aurait consiste en l'etablissement de compo- santes aleatoires pour la position et la direction du projectile. Le traitement des resultats d'un tel calcul aurait ete dicilement interpretable en terme de section ecace.
A n de decrire l'espace le plus delement possible, et de la facon la plus homogene possible, nous avons place l'helium sur les nbplan = 12 faces d'un dodecaedre (geometrie d'un agregat C20). Ainsi, chaque plan est vu par l'agregat
sous le m^eme angle solide. La taille des plans de depart est choisie de telle sorte que leur surface soit superieure a celle de la structure.
L'echantillonnage des conditions initiales est fonde sur une repartition regu- liere des points de depart de l'helium sur ces plans. Dans les calculs, la distance entre deux helium est de dHe;He =0,25 A. L'evenement qui est issu de ce para-
Figure 7.2: Representation de la position initiale des atomes d'helium dans la determination de la section ecace de transfert d'energie au dimere de l'eau.
SEO = d2He;He
nbplan
= 0;0052 A2 (7.5)
La distance des plans au centre de gravite de la structure est choisie assez grande pour que le potentiel d'interaction initial soit tres faible (10 A pour le dimere de l'eau et 12 A pour des agregats de sodium).
La plupart des structures etudiees disposent de plans de symetrie. Une atten- tion particuliere est portee sur le fait que les plans de symetrie du dodecaedre ne soient pas confondus avec les plans des structures. Nous faisons en sorte, lorsque la symetrie de permet, de placer un plan d'antisymetrie dodecaedre sur le plan de symetrie de la structure. Ceci nous permet d'ameliorer la statistique du calcul et porte le nombre de plan explore a un equivalent de 22 (deux plans de conditions initiales orthogonaux au plan de symetrie de la structure).
142 7.3. Parametres de la dynamique
7.3.3 Direction initiale
La direction initiale choisie est celle orthogonale au plan de positions respectif. Ainsi, nbplan = 12 directions sont explorees dans le calcul.
7.3.4 Vitesse initiale
La grandeur interessante pour le calcul d'une section ecace, est l'energie de collision. Or l'energie de collision est de nie par l'equation 3.7, et la masse reduite
AB, dans le cas du systeme que nous etudions est toujours proche de 4, masse
de l'helium. Ainsi, la vitesse initiale ne depend pas de l'agregat etudie.
Les premiers resultats obtenus nous ont conduit a ne pas faire varier la vitesse initiale. En e et, le transfert d'energie se produit en quelques femtosecondes, donc de facon purement impulsionnelle. Il s'ensuit que le pourcentage d'energie transferee ne depend pas de l'energie de collision initiale.