Vibrational energy relaxation in liquids

Laboratoire d'Optique Quantique du C.N.R.S., Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France

Abstract

The de-excitation of the vibrational population of small molecules in the liquid state is considered. Experimental techniques applicable to the measurement of relaxation times in dense phases are first described. Theoretical approaches are subsequently developed with special emphasis on the relationship between ab-initio quantum methods and binary interaction models. Finally, a selection of experimental results is analysed in the light of these theories. Special attention is given to the dependence of the relaxation time on experimental parameters such as density, temperature or the concentration of a mixture. The behaviour of the relaxation time across the liquid/solid phase transition is also treated.

Résumé

La désexcitation vibrationnelle de petites molécules est étudiée en phase liquide. Les techniques expérimentales utilisables pour mesurer les temps de relaxation en phase dense sont d'abord décrites. Les approches théoriques sont ensuite développées en montrant en particulier les liens entre les deux principales : l'approche quantique ab-initio et les modèles d'interaction binaire. Un choix de résultats expérimentaux est finalement analysé à la lumière de ces théories. Les dépendances des temps de relaxation envers les paramètres expérimentaux, comme la densité, la température ou la concentration d'un mélange, sont spécialement étudiées. Le comportement de la relaxation à la transition liquide/solide est aussi abordé.