Modélisation des matériaux photonastiques : de l'échelle moléculaire à l'échelle mésoscopique – PHOTONASTIC

Développement d'une stratégie méthodologique basée sur une approche «bottom-up« multi-échelles alliant :
- la chimie quantique
- les simulations classiques de Dynamique Moléculaire (code STAMP)
- les méthodes à gros grains

Dans le projet PHOTONASTIC, nous nous intéresserons à la modélisation des processus allant de l'échelle moléculaire à l'échelle 100 nm et de l'échelle de temps ps à l'échelle µs.

La compréhension des paramètres aux échelles moléculaire et supramoléculaire qui influencent le comportement d'un photoactionneur polymère bio-inspiré permettra une avancée dans l'optimisation des performances d'un matériau photonastique.

Le Bras, L.; Lemarchand, C.; Aloïse, S.; Adamo, C.; Pineau, N.; Perrier, A. J. Chem. Theory Comput. 2020, 16 (11), 7017–7032. doi.org/10.1021/acs.jctc.0c00762.

Les matériaux photonastiques, en subissant des déformations prédéterminées et répétées sous irradiation, convertissent l'énergie lumineuse en énergie mécanique. Ce projet vise à identifier les paramètres, de l’échelle moléculaire à supramoléculaire, impliqués dans la réponse mécanique de tels matériaux (ici un film constitué de molécules photochromes dispersées dans une matrice polymère). Il s’agit d’étudier les mécanismes multi-échelles impliqués : (1) la photoréaction ultra-rapide au niveau moléculaire, (2) le transfert de moment vers la matrice environnante et (3) la relaxation à long terme du polymère à l’origine de déformation macroscopique. Pour cela, nous proposons de développer une stratégie computationelle basée sur une approche multi-échelle "bottom-up" (utilisant la chimie quantique, la dynamique moléculaire classique et les méthodes à gros grains) permettant de concevoir in silico des matériaux photonastiques capables de convertir l’énergie lumineuse en énergie mécanique.