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Développement théorique

Développement d’outils de modélisation pour la structure et la spectroscopie IR en phase gazeuse

Contacts : C. Clavaguéra, G. Ohanessian

Décrypter la structure et les signatures spectroscopiques associées de systèmes flexibles ou fluxionnels représente un défi pour la chimie théorique. En effet, il faut savoir :

  • Explorer de manière efficace les surfaces d’énergie potentielle très complexes pour identifier les structures les plus stables,
  • Calculer les spectres de vibration associés à ces structures et attribuer les bandes, en prenant en compte les effets d’anharmonicités qu’ils révèlent,
  • Rendre compte des signatures spectroscopiques de processus réactifs tels que les transferts de proton.

Pour cela, nous développons des outils de modélisation basés sur la dynamique moléculaire classique associée au champ de force polarisable AMOEBA qui est particulièrement adapté aux interactions des ions gazeux, grâce au traitement précis de l'électrostatique et la prise en compte explicite des effets de polarisation à n-corps. Il s’agit par exemple :

  • du couplage de AMOEBA et de la dynamique moléculaire par échanges de répliques pour une exploration efficace avec une propagation sur plusieurs générations [1],
  • de la simulation des spectres IR à partir des trajectoires de dynamique moléculaire polarisable afin de prendre en compte simultanément les effets d’anharmonicité, de température et de dynamique conformationnelle [2],
  • de l’attribution des bandes calculées en dynamique moléculaire par la méthode « Driven Molecular Dynamics » [3],
  • l’implémentation dans Tinker d’un modèle « Empirical Valence Bond » dont les états diabatiques sont traités avec AMOEBA pour traiter le transfert de proton en phase gazeuse et calculer les signatures IR associées [4]. 

                                                                       

Attribution des modes d’élongation N-H du N-méthyl-acétamide par la méthode DMD [3]

Ashwani Sharma a été au labo en post-doc de décembre 2013 à décembre 2014. Son sujet portait principalement sur l’étude de l’interaction Mg2+-ATP en phase gazeuse et en phase condensée.

 

[1] D. Semrouni, O. P. Balaj, F. Calvo, C. Correia, C. Clavaguéra, G. Ohanessian, J. Am. Soc. Mass Spectrom., 21, 728-738 (2010) [DOI:10.1016/j.jasms.2010.01.029]

[2] D. Semrouni, A. Sharma, J.P. Dognon, G. Ohanessian, C. Clavaguéra, J. Chem. Theory Comput., 28, 1368-1372 (2014) [DOI:10.1021/ct5004065]

[3] F. Thaunay, J.P. Dognon, G. Ohanessian, C. Clavaguéra, Phys. Chem. Chem. Phys.,17, 25968-25977 (2015) [DOI : 10.1039/C5CP02270C]

[4] Chapitre de livre « Empirical Valence Bond Models Based on Polarizable Force Fields for Infrared Spectroscopy » dans Theory and Applications of the Empirical Valence Bond Approach: From Physical Chemistry to Chemical Biology, John Wiley & Sons, Ltd., sous presse (2016)