Developpement d'une nouvelle methode pour l'etude de la diffusion dans les glaces: Application sur le methanol

Les etudes paleoclimatologiques consistent a essayer de retracer l'histoire atmospherique de notre planete a partir de ce que l'on retrouve aujourd'hui. Une de leurs methodes necessitent le recueillement de carottes de glaces prises aux poles, la ou la glace s'accumule avec les annees et ou elle n'a pas fondu depuis des millenaires. Par la suite, en analysant le contenu de ces carottes, ils sont capables de reconstruire l'activite atmospherique des differentes epoques selon la composition de la glace en gaz atmospherique d'importance en fonction de la profondeur. Bien que le concept de base soit relativement simple, la realite en est toute autrement. La glace qui est emprisonnee aux poles y est depuis des milliers d'annees, et les molecules qu'elle contient egalement. Il serait insense de croire que ces molecules sont restees fixees a leur position depuis tout ce temps. Differents phenomenes de vieillissement et de mouvement dans la glace peuvent se produire dont la diffusion.; L'etude de la diffusion dans les glaces est un champ d'interet qui a ete grandement etudie dans les annees passees mais qui n'a toujours pas trouve de solution adequate. Les resultats obtenus sont presentement incoherent les uns avec les autres et il est difficile de trouver une constante qui puisse les relies entre eux. Plusieurs problemes peuvent entrer en ligne de compte pour expliquer ceci, mais generalement il est possible de dire que les techniques utilisee pour faire les etudes n'est pas adequate. Le facteur principal se situe au niveau de la limite de detection des methodes developpees. Souvent, la sensibilite de l'appareillage necessite une trop grande incorporation de l'impurete a etudier, ce qui mene a l'apparition de microphase et/ou de clathrate dans l'echantillon. Ainsi donc, les coefficients de diffusion ne sont pas necessairement faux, mais il ne represente pas les milieux naturels.; Une nouvelle methode d'etude de la diffusion dans les glaces a ete mise au point et son application a une molecule cible, le methanol, a ete faite. La methode se separe en trois etapes. La premiere consiste a faire le depot d'un sandwich de glace et d'impurete sous ultravide par des techniques de faisceaux moleculaires permettant d'avoir un controle tres precis sur la quantite et la distribution du depot. Par la suite, le traitement thermique est effectue. Afin de prevenir la desorption lors du traitement thermique, on a developpe une methode d'inhibition de la sublimation a l'aide de la competition d'adsorption entre notre film et une plaque non adsorbante. Ceci nous permet de diminuer la vitesse de desorption pouvant aller jusqu'a un facteur 1000 tout en conservant la geometrie adequate de notre film de glace pour en faire l'analyse. Finalement, l'analyse de la composition de notre film selon le temps de desorption isotherme est faite par une technique de desorption programmee en temperature (TPD). Ceci nous permet de reconstruire le profil unidimensionnel de la distribution de concentration de notre impurete (le methanol) dans la glace. La technique TPD, nous permet egalement d'avoir une sensibilite accrue permettant la detection sous-monocouche.; Cette technique nous a permis de mesurer des coefficients de diffusion pour des temperatures entre 145 et 195 K nous permettant de definir l'energie d'activation et le pre facteur de diffusion comme etant 41 kJ/mol et 1.98 x 10-2 CM2/s pour une quantite de MeOH correspondant a 0,75 MC. Il est montre egalement que le coefficient de diffusion depend fortement de la quantite d'impurete incorporee dans le film de glace permettant ainsi de resoudre une source importante d'erreur qui affecte les donnees de la litterature.