Étude par diffusion incohérente des neutrons de la dynamique de molécules cycliques en phase liquide

¹ Laboratoire de Spectroscopie Infrarouge, associé au C.N.R.S. 351, cours de la Liberation 33405 Talence Cedex, France.
² Institut Laue-Langevin 156X Centre de Tri, 38042 Grenoble Cedex, France.

Résumé

A la suite de l'étude par diffusion incohérente des neutrons de la dynamique moléculaire du cyclopropane, du cyclopentène et du 1,4,7,10,13,16 hexaoxacyclooctane (18 CROWN 6) à l'état liquide, nous rappelons les principaux résultats obtenus sur les mouvements de translation et de rotation de ces molécules ainsi que sur la dynamique conformationnelle des deux dernières.

Nous avons essayé de faire une analyse critique de l'apport de la diffusion incohérente des neutrons et des perspectives d'études offertes par cette technique sur les molécules qui sont le siège d'une dynamique conformationnelle rapide.

Abstract

After an incoherent neutron scattering study of the molecular dynamics of cyclopropane, cyclopentene and 1,4,7,10,13,16 hexaoxacyclooctane (18 CROWN 6) in the liquid state, we critically review the main results obtained on the translational and rotational motions of these molecules and on the conformational dynamics of the last two. The translational dynamics have been shown to obey Fick's law at low momentym transfer values. The rotational dynamics are much more difficult to characterize as the neutron technique is little sensitive to the anisotropy of the angular motion even in the case of rigid molecules.

However, we show that it is possible to study the conformational motions of a cyclic molecule such as 18 CROWN 6 because they occur on much shorter times than the whole molecule diffusion processes. In agreement with several models of restricted jump or diffusion motions two main dynamical regimes are observed, corresponding to observation distances shorter and greater than the volume explored by a proton during the conformational changes.