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D2 (J.-Y. Piquemal)
Nano-objets : physique, chimie et applications
Interfaces, Traitements, Organisation et Dynamique des Systèmes
Journées du pôle Sciences Exactes et Technologies, 21-23 Mars 2016
D1 (B. Piro)
D3 (J.-C. Lacroix)
Equipe Modélisation (F. Maurel)
RECHERCHE : 3 DEPARTEMENTS ET 1 ÉQUIPE
Équipe
Modélisation
Moléculaire (4)
Resp. F. Maurel (PR)
F. Barbault (MCF) J. P. Lemaire (IR) M. Seydou (MCF)
D2
Nano-objets :
Chimie, Physique
et Applications (22)
Resp. J.-Y. Piquemal (PR)
D2-2 Équipe Plasmonique moléculaire et spectroscopies exaltées de surface – PMSES (7) Resp. N. Felidj (PR) J. Aubard (PREM) L. Boubekeur(CR) J. Grand (MCF) S. Lau (IE) H. Lecoq (IE) X. Sun (IR)
D2-1 Équipe Nanomatériaux (11) Resp. S. Ammar (PR) R. Brayner(MCF) F. Chau (MCF) F. Fievet (PREM) M. Giraud (MCF) F. Mammeri (MCF) L. Mouton (AI) S. Nowak (IE) J. Peron (MCF) J.-Y. Piquemal (PR) L. Sicard (MCF)
D2-3 Équipe Métaux, Chélateurs, Protéines (4) Resp. J.-M. El Hage Chahine (DR) T. Ha Duong (MCF) M. Hémadi (MCF) N. Seradji (MCF)
D3 Électronique
Moléculaire,
Transduction &
Nanoélectrochimie (13)
Resp. J. C. Lacroix (PR)
D3-2 Équipe Nanoélectrochimie (8) Resp. J. C. Lacroix (PR) C. Dong (PR) J. Ghilane (CR) P.-C. Lacaze (PREM) F. Lafolet (MCF) P. Martin (MCF) H. Randriamahazaka (PR) D. Schaming (MCF)
D3-1 Équipe Transduction Moléculaire et Supramoléculaire - TMS (5) Resp. M. Jouini (PR) M. Dahmane (AI) C. Dong (PR) P. Lainé (DR) C. Perruchot (MCF) H.P. De Rouville (CR) M.-P. Santoni (MCF)
D1
Surfaces,
Nanostructuration et
Réactivité (18)
Resp. B. Piro (PR)
D1-1 Équipe Surfaces Bioactives et Capteurs – SBC (5) Resp. B. Piro (PR) G. Anquetin (MCF) G. Mattana (MCF) V. Noël (MCF) M.C. Pham (PREM) S. Reisberg (MCF)
D1-2 Équipe Organisation Moléculaire Nano2D – OMNA2D (4) Resp. P. Lang (DR) N. Battaglini (MCF) A. Chevillot (IE) S. Zrig (MCF)
D1-3 Équipe Analyse et Chimie des Surfaces-Innovantes - ACSI (3) Resp. C. Mangeney (MCF) P. Decorse (IR) A. Lamouri (MCF)
D1-4 Équipe Transfert d’ Électron, Réactivité, Surfaces –TERS (5) Resp. C. Combellas (DR) F. Kanoufi (DR) J. Médard (IE) J.M. Noël (CR) J. Pinson (PREM)
INTERFACES, TRAITEMENTS, ORGANISATION et DYNAMIQUE DES SYSTEMES ITODYS
ITODYS UMR 7086
Université Paris Diderot – CNRS
http://www.itodys.univ-paris-diderot.fr/
De la molécules aux systèmes complexes
Aux interfaces chimie-biologie-physique
D1 Surfaces, Nanostructuration et Réactivité D2 Nano-objets : Chimie, Physique et Applications D3 Électronique Moléculaire, Transduction & Nanoélectrochimie
ITODYS UMR 7086 - www.itodys.univ-paris7.fr Modélisation moléculaire
F. Maurel (PR)
M. Seydou (MCF)
F. Barbault (MCF)
J. P. Lemaire (IR)
Equipe Modélisation Moléculaire
hn1 hn2
Interaction ligand récepteur Molécules
p conjuguées
Objectifs
- Description théorique de systèmes moléculaires aux systèmes complexes - Développement de stratégie de calcul et de modèles d’interprétation : multi-outils et méthodes mixtes - Fournir des clés de compréhension des propriétés moléculaires, processus physico-chimiques, propriétés des matériaux et surfaces - Modélisation en lien fort avec l’expérience
Systèmes hybrides
Organisation supramoléculaire sur surface
DFT périodique DFT, TDFT MM, MD Mixtes (QM/MM,
QM/DIM)
Matériaux
Systèmes photo-actifs : de la molécule au nano-systèmes plasmonique
Autres systèmes étudiés Mouvement photo-induits dans des cavités moléculaires
1
0 1 2 3 4 5 6 7
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
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13
14
15
16
17
d(Å)
Ere
l(kca
l/m
ol)
B
3.4 Å
6.2 Å
hn
A
Multi-photochromes
DFT, TD-DFT, ab initio
N O
N
N
N
O
Me
MeMe
MeMe
Me
hn1 or
hn2 or
Photochrome
?
l1 (UV)
l2 (UV)
J. Phys. Chem. Lett. 2010, Chem. Phys. Lett. 2010, PCCP 2010, J. Phys. Chem. C 2011, PCCP 2011
bi-photochromes : exemple deux photochromes
identiques (3 états) influence du lien
S
S
S
S
HOMO LUMO
Photochromic orbitals ≃ 10 nm (n=28585)
Approche mixte QM/DIM
Couplage des résonances plasmon et moléculaire S0S1
J. Phys. Chem. C 2015, 119, 9995-10006
Systèmes hybrides NP/Photochrome
J. Phys. Chem. A 2007, 111, 9688-9698
J. Phys. Chem. A 2014, 118, 4695−4706
≃1 nm
<1 nm
S2
QM/MM
Modélisation de systèmes biologiques
Etude physico-chimique des processus d’interaction ligand/macromolécule
+
Complexe ligand / molécule : des objets hétérogènes, un très grand nombres d’interactions de natures différentes
Echantillonner l’espace des orientations des deux partenaires : Amarrage moléculaire (Docking) Comprendre l’interaction ligand / macromolécule cible : Dynamique Moléculaire (MD) Décrire des phénomènes locaux ou la description des électrons est indispensables : Méthodes mixtes QM/MM
ligand
macromolécule
Docking
MD
TMD
Développement d’inhibiteurs du récepteur de croissance au fibroblaste (FGFR3)
Collaborations Paris Descartes CBPT, Patricia Busca, (ANR ATAK)
INSERM
1ère stratégie : inhibiteurs de type 1 : synthèse d’un nouvel inhibiteur assisté par modélisation moléculaire
2ème stratégie : inhibiteurs de type 2 : synthèse d’un nouvel inhibiteur assisté par modélisation moléculaire
Human Molecular Genetics 2012, 841-851 Brevet : 2014; WO 2013087725
J. Comp.-Aided Mol. Design 2015, 619-641
Des mutations spécifique de FGFR3 génèrent une sur-activation de l’activité tyrosine kinase ce qui engendre différents type de nanisme
QM/MM 3ème stratégie : inhibiteurs par établissement d’une
liaison covalente avec la cible protéique
Biocapteurs et bio-nanomatériaux : capteurs à ARN
Collaboration équipe SBC ITODYS Financement Labex SEAM (Post-doc)
Haute spécificité des phénomènes de reconnaissance en biologie et de l’adapter pour des applications analytiques
Importance du lien biomolécule-surface dans le processus de reconnaissance
stabilité, géométrie, mécanisme de formation d’ assemblage de molécules fonctionnelles
Adsorption sur surface
mixte mélanine-NTCDI
Comparaison Théorie / l’expérience
NTCDI
800 1000 1200 1400 1600 18000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
CH
N-Hn
C-N
C=C-Hn
C=Cn
C=O
C-H
inte
nsi
ty
frequencies (cm-1)
Experience reseau 2D
dimère monomere tetramere 2
IR (PMIRAS)
STM
RSC Advances 2014, 4, 25698-25708
J. Phys. Chem. C, 2013, 117 , 8737–8745
Nanostructuration et matériaux de structure
Nanostructuration des surfaces :
Collaboration équipe OMNA2D ITODYS
Auto-échange
J. Phys. Chem. C, 2015, 119, 29015–29026
DFT périodique
Nanostructuration et matériaux de structure
Fragilisation des poly cristaux d’aluminium par l’adsorption d’hydrogène au niveau des joints de grains
Collaboration équipe LSPM Financement Labex SEAM (Post-doc) projet structurant
MMEMI
Modélisation multi-échelle de Matériaux et d’Interfaces : MMEMI Etude de la fragilisation des poly cristaux par l’adsorption d’hydrogène au niveau des joints de grains
DFT périodique et DM quantique
Étude de la formation d’agrégats de carbone dans un plasma froid : ENUMPP
développement de modèles numériques pour la description et formation de plasmas poussiéreux
Collaboration équipe LSPM Financement
0 1 2 3 4
0
1
2
3
4
5
6
7
En
erg
y d
iffe
ren
ce
/ e
V/G
B
GB separation / Å
Ideal
Metastable states, DE
Metastable states, RGS
• Attentes SET:
- Des collaborations dans le périmètre de SET
- Participer au développement d’un réseau autour de la modélisation moléculaire au sein de SET pour échanger les expertises
Plateforme de modélisation
- Mésocentre USPC
• Equipements : deux clusters de calculs
Modélisation aux interfaces chimie-biologie-physique
Modélisation moléculaire
Départements D1 D2 D3
Université Paris 13
Université Paris Descartes