Les interactions entre les rayonnements ionisants et les systèmes moléculaires sont omniprésentes dans une large variété de milieux, qu’il s’agisse du milieu interstellaire, des atmosphères planétaires ou de la matière vivante. Ces interactions sont à l’origine de divers processus fondamentaux, tels que les transitions électroniques, les effets de corrélation électronique, les transferts d’énergie et d’impulsion induits par impact d’ions ou de photons.

L’équipe AMA a une longue expérience dans l’étude des processus fondamentaux survenant lors des collisions entre les ions et les molécules. La ligne directrice de cet axe de recherche est l'étude de la stabilité et de la dynamique de fragmentation des systèmes multi-atomiques après leur excitation et/ou ionisation par impact ionique.

L’un des volets de cet axe porte sur les collisions d'intérêt astrophysique et atmosphérique entre des molécules simples (H₂, CO, H₂O, CH₄, etc) et des ions dont les propriétés (espèce, état de charge, énergie cinétique) permettent d’imiter les ions des vents stellaires et des rayons cosmiques en interaction avec le milieu interstellaire et les atmosphères planétaires. L’étude de ces collisions conduit, entre autres, à l’identification de mécanismes de fragmentation (fragmentation séquentielle ou concertée), à la détermination de la distribution en énergie cinétique et en angle d’émission des fragments émis, à l’identification des principaux processus sous-jacents à l’émission de fragments ioniques positifs ou négatifs à partir de molécules neutres bombardées par des ions chargés positivement, ou encore à la mise en évidence du rôle de la rotation moléculaire dans la dynamique de fragmentation.

Un autre volet consiste à explorer la dynamique de relaxation de petits agrégats atomiques ou moléculaires après irradiation ionique. Deux aspects distincts peuvent être étudiés lors de la collision de tels systèmes avec des ions lents fortement chargés. Le premier consiste à déterminer la structure tridimensionnelle initiale du dimère neutre par la détection en coïncidence des fragments ioniques émis. Pour la structure des dimères (N₂)₂ et (CO)₂, cette méthode montre que les deux molécules sont orientées perpendiculairement à l’axe du dimère. Le deuxième aspect est l’influence d’un fort champ électrique externe sur la dissociation moléculaire. Ici, on sélectionne les évènements où au moins deux électrons sont retirés de l’une des molécules du dimère tandis qu’un seul est retiré de l’autre molécule, de manière à explorer la dissociation du site moléculaire multiplement ionisé dans le champ de l’autre ion moléculaire simplement chargé.