Morgane VacherChimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse et Modélisation

• Parcours et recherches

Après des études en chimie à l’École Normale Supérieure (ENS) de Cachan, Morgane Vacher est partie à Londres en 2012 pour réaliser une thèse en chimie théorique avec Mike Robb et Mike Bearpark à l’Imperial College. Ses travaux de thèse ont porté sur la nouvelle science attoseconde et plus précisément sur la simulation de dynamique électronique après ionisation de molécules avec des impulsions attosecondes. La résolution temporelle des impulsions attosecondes a ouvert la porte vers une observation et un contrôle en temps réel des électrons, jusque-là impossible. Suite à l’obtention de son doctorat en 2016, Morgane a effectué un stage post-doctoral à l’Université d’Uppsala en Suède, avec Roland Lindh. Elle y a travaillé sur la simulation de chimiluminescence, c’est-à-dire l’émission de lumière à l’issue d’une réaction chimique non-adiabatique thermiquement activée. C’est le phénomène qui se passe par exemple dans la luciole lorsque l’insecte produit de la lumière.

Morgane Vacher a ensuite été recrutée en tant que chargée de recherche au CNRS fin 2019 au laboratoire Chimie et interdisciplinarité : synthèse, analyse et modélisation (CEISAM, CNRS/Nantes Université) à Nantes. Elle travaille principalement sur la simulation de processus photochimiques, c’est-à-dire de réactions chimiques induites par absorption de photon et excitation électronique. Elle développe et utilise en particulier des méthodes de dynamique, c’est-à-dire qui simule l’évolution au cours du temps des noyaux et des électrons lors d’une réaction chimique. D’autres de ses projets impliquent également la simulation de spectroscopie aux rayons X et des algorithmes de machine learning.

• Projet : ATTOP - ATTOsecond Photochemistry: controlling chemical reactions with electrons / Chimie attoseconde : contrôler les réactions chimiques avec les électrons

Les processus chimiques initiés par la lumière sont extrêmement répandus et leurs applications couvrent des domaines vitaux de la recherche moléculaire allant de la médecine à l'informatique et à la conversion d'énergie. Cependant, les réactions photochimiques sont limitées par la nature et le nombre fini d’états électroniques excités des molécules et manquent donc souvent de contrôle et de sélectivité.

Pour surmonter cette limitation fondamentale, ATTOP propose d'apporter les progrès technologiques récents de la science attoseconde à la photochimie et d'explorer le domaine naissant de l' "atto-photochimie". En effet, des impulsions lumineuses d'une durée attoseconde ont une largeur spectrale importante et excitent plusieurs états électroniques excités de manière simultanée et cohérente. Cette superposition, appelée « paquet d'ondes électronique », a une nouvelle distribution électronique et devrait donc conduire à une nouvelle réactivité chimique. Deux questions clés restent pour l'instant en suspens : quelle est la réactivité d'une molécule dans ces nouveaux types d'états électroniques accessibles expérimentalement ? Dans quelle mesure la manipulation d'un paquet d'ondes électronique produit par une impulsion attoseconde transformera-t-elle le résultat de réactions chimiques ?

Le domaine émergent de l'atto-photochimie nécessite un soutien théorique important dès le départ. Grâce à une combinaison unique d'expertise à la fois en attoscience et en photochimie théorique, ATTOP vise à décrire avec précision les réactions chimiques induites par les paquets d'ondes électroniques via des impulsions attosecondes. L'objectif final est de développer un savoir-faire général pour concevoir des paquets d'ondes électroniques et des expériences attosecondes transformant ainsi le résultat des réactions photochimiques pour diverses applications. Ce faisant, l'atto-photochimie révolutionnera la photochimie, avec un impact direct sur de nombreux autres domaines de science moléculaire.