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Colloque
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Riccardo Spezia : Sorbonne Université
Les effets quantiques nucléaires (EQNs) peuvent jouer un rôle clé dans la réactivité chimique, en particulier pour les réactions à basse température et lorsqu’ils impliquent des atomes de proton/hydrogène. Les approches théoriques rigoureuses devient rapidement irréalisable lorsque la taille du système augmente. Une alternative pour prendre en compte les EQNs dans les simulations moléculaires est l’utilisation de la méthode RPMD.[1] Nous l’avons appliquée aux simulations de dynamiques réactionnelles.
Nos résultats montrent que RPMD permet de reproduire avec une bonne précision l’effet de la quantification vibrationnelle sur les constantes de vitesse.[2] Ensuite, nous avons étudié le double transfert de protons dans les paires de bases de l’ADN et montré que l’environnement joue un rôle crucial en modifiant les mécanismes réactionnels et que les EQNs ont pour effet de modifier la constante de vitesse.[3] Enfin, nous avons étudié le rôle des effets quantiques nucléaires dans la réarrangement de Cope. Nos simulations peuvent rendre compte de la cinétique fortement modifiée par rapport à un comportement d’Arrhenius.[4]
Références:
1.Craig, I.R.; Manolopoulos, D.E. J. Chem. Phys. 2004, 121, 3368.
2. Angiolari, F.; Huppert, S.; Spezia, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2022, 24, 29357.
3. Angiolari, F.; Huppert, S.; Pietrucci, F.; Spezia, R. J. Phys. Chem. Lett. 2023, 14, 5102-5108.
4. Angiolari, F.; Huppert, S.; Mandelli, G.; Aieta, C.; Spezia R. Chemistry Eur. J. 2024, 30, e20240100.
Ce colloque est centré sur le développement de méthodes théoriques et numériques et leur application à la résolution de problèmes chimiques complexes. Les approches impliquées dans ces efforts de modélisation sont généralement basées sur la compréhension détaillée des interactions moléculaires, et diverses méthodes sont mises en œuvre selon l’échelle spatiale des interactions considérées. Cette échelle varie selon les domaines d’application : alors que des méthodes de mécanique et de dynamique quantique sont utilisées pour étudier les propriétés de petites molécules, des approximations classiques sont nécessaires pour l’étude atomistique de systèmes macromoléculaires ou assemblages moléculaires tels que les protéines, micelles, vésicules, membranes biologiques et matériaux divers, sans compter sur l’apport récent de l’apprentissage automatique et de l’intelligence artificielle, qui est en train de rapidement accroître leur champ d’application. Grâce à l’essor des capacités de calcul, ces diverses approches théoriques et leur implémentation numérique sont devenues des outils de choix pour élucider un nombre croissant de problèmes divers allant des matériaux de pointe au développement de médicaments pour les maladies infectieuses, en passant par la chimie de l’atmosphère et la catalyse enzymatique. Le but de ce colloque s’inscrit résolument dans la logique multidisciplinaire de la modélisation multi-échelles, et vise à mettre en présence étudiants et chercheurs issus de disciplines combinant sciences informatiques, mathématiques, physique, chimie, biochimie et biologie qui utilisent des supercalculateurs et des modèles issus de la physicochimie moléculaire pour l’étude des problèmes les plus variés. Les intervenants invités sont à la pointe du développement de nouvelles méthodes de simulation et des efforts pour élargir leur domaine d’application.
Thème du colloque :
Date :
7 mai 2025
Titre du colloque :
Responsables :
