Electron transfer reactions between excited atoms and molecules

Laboratoire de Physique des Lasers, av. J.-B. Clément, 93430 Villetaneuse, France

Abstract

Electron tranfer reactions have been extensively studied for atoms in ground state colliding with molecules. On the contrary, few experiments have been perfomed for atoms excited above the first resonance states and it has been supposed by some authors that above a given degree of excitation, electron transfer becomes negligeable. By using a simple Landau-Zener model and a LCAO calculation of the coupling matrix element between ionic and covalent states for excited atoms and molecules with small electron affinities, we conclude that there is no limit to the electron transfer, in agreement with the experimental observation of ion pair formation for Rydberg atoms colliding with given molecules such as SF6.

Résumé

Réactions avec transfert d'électrons entre atomes excités et molécules. Alors que les réactions de transfert d'électrons entre atomes à l'état fondamental et molécules ont fait l'objet de nombreuses études théoriques et expérimentales qui ont conduit à une vision satisfaisante des différents processus inélastiques, réactifs ou de création de paires (chimi-ionisation), les expériences faisant intervenir des atomes excités ont été limitées aux tous premiers niveaux de résonance, conduisant au résultat apparent qu'au delà d'un certain degré d'excitation, le transfert d'électron devient négligeable. En utilisant un modèle simple du type Landau-Zener et en calculant par la méthode LCAO le couplage entre états ioniques et covalents pour des atomes excités et des molécules pouvant avoir une très faible affinité électronique, nous avons établi qu'il n'y apas de limite au transfert d'électron, en accord avec l'observation expérimentale de très grandes sections efficaces de création de paires d'ions pour des atomes dans des états de Rydberg en collision avec certaines molécules telles que SF6.