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

12

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