Simulation moléculaire de l'association dans des édifices supramoléculaires en milieu homogène et hétérogène

par Ludovic Garnier

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Patrice Malfreyt et de Christine Bonal.

Le président du jury était Valérie Sautou.

Le jury était composé de Aziz Ghoufi, Florent Perret.

Les rapporteurs étaient Guillaume Maurin, Christelle Goutaudier.


  • Résumé

    La fonctionnalisation de surface permet d'immobiliser des récepteurs moléculaires sur des surfaces et de former alors des complexes d'inclusion par chimie supramoléculaire ce qui permet diverses applications. Le but du présent travail était d'étudier le processus d'association entre une molécule invitée, un dérivé de type azobenzène, et différentes molécules hôtes lorsque ces dernières sont greffées sur une surface d'or. Ces études ont été menées par la simulation numérique de type dynamique moléculaire. En phase homogène, ces simulations ont permis une caractérisation structurale au niveau microscopique de ces systèmes. En couplant les simulations à des calculs de PMF, les propriétés thermodynamiques d'association en phase homogène ont été calculées et comparées aux grandeurs expérimentales. L'immobilisation de l'hôte sur une surface apporte une modification de la structure de l'hôte. Cette modification a été étudiée en fonction de la longueur des chaînes de greffage et aussi du nombre de points d'ancrage. Les grandeurs d'association en phase hétérogène ont également été obtenues grâce aux PMF. Elles ont été interprétées à l'aide d'une caractérisation structurale et énergétique des processus mis en jeu. La comparaison des résultats structuraux et thermodynamiques obtenus en phase homogène et hétérogène a révélé un impact significatif du greffage sur les processus d'association.

  • Titre traduit

    Molecular simulation of the association of supramolecular assemblies in homogeneous and heterogeneous media


  • Résumé

    Surface functionalization allows molecular receptors to be immobilized on surfaces and to form inclusion complexes by supramolecular chemistry, which is needed for various applications. The purpose of the present work was the study of association process between a guest molecule, a azobenzene derivative, and different host molecules when these hosts are grafted onto a gold surface. These studies were performed using numerical simulation and more precisely molecular dynamics. In homogeneous medium, these simulations allowed a structural characterization at the microscopic level of these systems. By coupling the simulations to PMF calculations, the thermodynamic properties of homogeneous phase association were calculated and compared to the experimental one. The immobilization of the host on a surface brings a modification of the host structure. This modification was studied according to the length of the grafting chains and also the number of anchoring points. For the association in heterogeneous phase, the thermodynamic properties were also obtained using PMF.They were interpreted using a structural and energetic characterization of the processes involved. The comparison of structural and thermodynamic results obtained in a homogeneous and heterogeneous phase revealed a significant impact of grafting on the association processes.


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