– PSD-NMR

La détermination de structures atomiques ou moléculaires tridimensionnelles par diffraction des rayons X à partir d'échantillons monocristallins constitue l'un des fondements essentiels sur lequel repose notre compréhension de la chimie depuis près d'un siècle. Il est à ce jour possible grâce aux différentes méthodes de diffraction de monocristaux (rayons X ou neutrons), de caractériser des systèmes aussi variés que des protéines membranaires, des particules virales entières, des matériaux complexes inorganiques, des nanostructures d'architecture supramoléculaire, jusqu'à même des structures de transition résolues en temps. En revanche, lorsqu'il s'agit de l'étudier des échantillons sous forme de poudre, la caractérisation structurale reste défi considérable. Un échantillon peut se trouver à l'état de poudre de manière intrinsèque (le cas d'une préparation pharmaceutique par exemple), ou bien plus communément lorsqu'il est impossible d'obtenir des cristaux de taille suffisante pour permettre la diffraction. De tels échantillons sont de plus en plus répandus, notamment dans le domaine des matériaux nouveaux. Ainsi, le développement de méthodes expérimentales pour l'étude de structures atomiques tridimensionnelles des solides en poudre est actuellement du plus grand intérêt. L'objectif de ce projet est de développer la spectroscopie de RMN des protons à l'état solide comme outil de caractérisation structurale pour l'étude de poudres. À cette fin, le projet s'articule autour de trois axes : (i) l'amélioration de la résolution des spectres proton en RMN du solide sous rotation à l'angle magique ; (ii) le développement de nouvelles méthodes de corrélation multidimensionnelle pour les protons dans les solides, de manière à attribuer les résonances spectrales et établir la correspondance entre spectres RMN et structures cristallines connues ; (iii) le développement d'un protocole pour la cristallographie de poudres par RMN impliquant la détermination de structures inconnues, en combinant les informations de distances obtenues par RMN avec à la fois modélisation moléculaire et calculs de premiers principes DFT. Les résultats que nous attendons sont les suivants : (a) Une augmentation de la résolution des spectres RMN du proton pour des solides en poudre. Ceci possède de vastes applications, depuis la catalyse des surfaces à la formulation pharmaceutique. (b) Des expériences fournissant (i) l'attribution, et de ce fait la caractérisation de spectres proton pour les solides, ainsi que (ii) des contraintes de distance, à travers la mesure directe de couplages dipolaires ou les courbes de diffusion de spin proton-proton. (c) Un protocole ab initio pour la détermination structurale dans les solides en poudre, basé sur les contraintes de distance dérivées de la RMN et la modélisation moléculaire. Ce dernier objectif détient une gamme très étendue d'applications pour la chimie moléculaire et les sciences des matériaux.