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Colloque
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Patrick Ayotte
T. Putaud1, J.-C. Chartrand1, Y. Kalugina1,2, P.-N. Roy2, G. Bélanger1, P. Léveillé1, M. Bertin3, J.-H. Fillion3, X. Michaut3, and P. Ayotte1
1. Département de Chimie, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1K 2R1, Canada
2. Department of Chemistry, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada
3. Sorbonne Université CNRS, MONARIS, UMR8233, F-75005 Paris, France
Les études spectroscopiques de H2O@C60 révèlent la dynamique quantique ro-translationnelle de la molécule d’eau sous confinement extrême. À l’aide d’un modèle du rotateur confiné [1] (CRM), les 39 transitions observées dans le spectre ro-vibrationnel de H2O@C60 solide [2,3] ont été attribuées [4]. Notre analyse révèle que des perturbations significatives de certaines transitions spécifiques révèlent que le couplage rotation-translation est soumis à des règles de sélection strictes. En optimisant les paramètres du potentiel de confinement effectif, nous avons pu contraindre sa topologie. Malgré sa simplicité, le CRM offre une description satisfaisante de la dynamique la molécule d’H2O confinée [2,3] tout en révélant plusieurs caractéristiques clés telles que des perturbations significatives de certaines transitions ro-vibrationnelles chaudes et une énergie des modes translationnels frustrés significativement plus basse que prédite [5]. Ce travail souligne la valeur des modèles jouets pour appréhender les fondements phénoménologiques de la dynamique ro-translationnelle résultant du confinement extrême de la molécule d’eau dans le H2O@C60, ainsi que leur rôle potentiel dans le mécanisme et le taux d’interconversion de ses isomères de spin nucléaires.
[1] Wespiser et al., J. Chem. Phys. 156, 074304 (2022); [2] A. Shugai et al., J. Chem. Phys. 154, 124311 (2021).
[3] J.-C. Chartrand et al., J. Chem. Phys. (2024); [4] T. Putaud et al., J. Chem. Phys. (2024).[5] P. M. Felker and Z. Bačić, J. Chem. Phys. 152, 014108 (2020).
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 :
8 mai 2025
Titre du colloque :
Responsables :
