Blanc SIMI 4 - Blanc - SIMI 4 - Physique des milieux condensés et dilués

Brisure de symétrie et naissance de la chiralité dans les films moléculaires : une approche par l’optique non linéaire – DynaChir

Résumé de soumission

Le projet DynaChir s’intéresse à l’apparition de l’homochiralité dans les systèmes moléculaires du point de vue fondamental. Ce travail sera mené en utilisant une approche originale d’optique non-linéaire, à la fois dans le domaine fréquentiel et temporel, pour étudier la brisure de symétrie dans des films de molécules chirales ou non-chirales. Le consortium est constitué de quatre partenaires et sera dirigé par E. Benichou (LASIM, UCB Lyon1).
Le projet concerne tout d’abord la fabrication de films de molécules chirales telles que le binaphtyle ou l’hélicène par une technique de dépôt par ablation laser (PLD pour acronyme anglais Pulsed Laser Deposition). De tels films obtenus avec cette technique sous forme de monocouches ou de multicouches, sont connus pour rester isotropes et pour préserver les propriétés initialement chirales des molécules. Des films contenant différents rapports énantiomériques seront ainsi préparés et une étude sera menée concernant leur stabilité vis-à-vis d’une ségrégation en domaine. En parallèle, des films chiraux composés de molécules organiques achirales seront formés à l’interface air/eau d’une cuve de Langmuir, puis transférés sur substrats solides. Ces films sont connus pour ségréger en domaines microscopiques énantiomériques. L’accès à tous ces composés chimiques sera rendu possible au travers de collaborations extérieures au consortium (collaborations déjà établies avec l’ENS Lyon et ICCAS de Pékin-Chine). Un certain nombre d’échantillons ont déjà été réalisés et sont donc ainsi déjà disponibles.
Dans le domaine fréquentiel, des mesures de dichroïsme circulaire (acronyme CD pour Circular Dichroism) seront appliquées à des processus de génération de second harmonique (acronyme anglais CD-SHG pour Circular Dichroism Second Harmonic Generation) et de somme de fréquences (acronyme anglais CD-SFG pour Circular Dichroism Sum Frequency Generation). Ces techniques CD-SHG et CD-SFG seront couplées à des dispositifs microscopiques pour étudier le processus de ségrégation à des échelles adaptées à la taille des domaines. Ces deux techniques CD-SHG et CD-SFG sont connues pour être des outils puissants permettant l’observation de la chiralité car il est possible d’isoler en utilisant certains jeux de polarisation de la lumière des éléments chiraux dans le tenseur de susceptibilité. Par ailleurs, la technique SFG permettra également une analyse vibrationnelle spécifique aux composés moléculaires étudiés en balayant la longueur d’onde d’un des deux faisceaux d’excitation autour des résonances de vibration des systèmes. Dans le domaine temporel, une spectroscopie CD – temps résolu sera conduite en fonction du rapport énantiomérique des films moléculaires. En effet, il est bien établi que dans un état excité, les molécules de binaphtyle ont des propriétés chirales plus faibles que dans leur état fondamental à cause d’une réorientation spatiale intra-moléculaire. Ainsi, en résolvant le temps de relaxation de ce processus, cela nous permettra d’obtenir un indice sur la façon dont la chiralité apparaît au cours du temps et comment elle peut être imprimée sur l'environnement moléculaire. Ce type de mesure sera réalisé sur un énantiomère dilué dans un film formé majoritairement par l’autre forme énantiomérique.
Enfin, les modèles actuellement disponibles seront confrontés aux résultats expérimentaux et raffinés pour tenir correctement compte des observations.

Coordination du projet

Emmanuel BENICHOU (Laboratoire de Spectrométire Ionique et Moléculaire) – benichou@lasim.univ-lyon1.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LOB Laboratoire d'Optique et Biosciences
LPCML - CNRS Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents
CNRS DR ILE DE FRANCE SUD
IPCMS Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg
LASIM - CNRS Laboratoire de Spectrométire Ionique et Moléculaire

Aide de l'ANR 425 709 euros
Début et durée du projet scientifique : mars 2013 - 42 Mois

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