Dichroisme circulaire de photoélectrons sur des systèmes chiraux incluant des biomolécules et nanoparticules

par Rim Hadidi

Projet de thèse en Milieux dilués et optique fondamentale

Sous la direction de Laurent Nahon.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Ondes et Matière , en partenariat avec Synchrotron SOLEIL - Division Sciences de la matière (laboratoire) , Groupe DESIRS (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 05-09-2016 .


  • Résumé

    1. Description du projet Nous sommes intéressés par l'interaction des molécules chirales avec la lumière circulairement polarisée (CPL), comme le fournit la VLA à haute résolution ultraviolet à haute résolution des rayons de lumière DESIRS. Voir http://www.synchrotron-soleil.fr/Recherche/LignesLumiere/DESIRS Une telle interaction peut conduire, en phase gazeuse, au dichlorisme circulaire photoélectronique (PECD) dans la distribution angulaire des photoélectrons produits par l'ionisation CPL d'énantiomères purs. Cet effet est observé comme une asymétrie avant / arrière très intense par rapport à l'axe du photon qui révèle la chiralité de la molécule (configuration absolue). PECD se révèle être spécifique de l'orbite et dépend de l'énergie des photons et est une sonde très subtile du potentiel moléculaire très sensible aux structures moléculaires statiques telles que les conformes, la substitution chimique, le regroupement, ainsi que le mouvement vibratoire. Par conséquent, les études de PECD ont un intérêt fondamental et analytique, d'autant plus que les espèces chirales sont omniprésentes dans l'industrie de la biosphère, de l'alimentation et de l'industrie médicale. Pour un examen complet, voir aussi L. Nahon, G. A. Garcia et I. Powis, J. Elec. Spec. Rel. Phen. 204 (2015) 322. L'objectif principal du projet sera la réalisation de biomolécules et plus particulièrement les acides aminés. Nous souhaitons étudier PECD sur des acides aminés aromatiques et non aromatiques sélectionnés, apportés en phase gazeuse par différents procédés. Parmi les objectifs d'une telle étude, il y aura une analyse conforme à plusieurs températures ainsi que la confirmation possible que le PECD pourrait être lié à l'origine de l'homochiralité de la vie. Ce travail sera étendu aux nanoparticules chiraux correspondants afin d'observer une éventuelle amplification de l'asymétrie induite par PECD par un effet d'ordre local par rapport à la molécule libre. En tant que sujets complémentaires, nous souhaitons observer le PECD sur des molécules portant différents types de chiralité (au-delà de celle basée sur le carbone asymétrique), y compris la chiralité de type hélice et axiale, ainsi que pour étudier les effets de substitution chimique.

  • Titre traduit

    Photoelectron Circular Dichroism on chiral systems including biomolecules and nanoparticles


  • Résumé

    1. Description of the project We are interested in the interaction of chiral molecules with Circularly Polarized Light (CPL) as provided by the state-of-the-art VUV high resolution variable polarization beamline DESIRS. See http://www.synchrotron-soleil.fr/Recherche/LignesLumiere/DESIRS Such an interaction may lead, in the gas phase, to Photoelectron Circular Dichroism (PECD) in the angular distribution of photoelectrons produced by CPL-ionization of pure enantiomers. This effect is observed as a very intense forward/backward asymmetry with respect to the photon axis which reveals the chirality of the molecule (absolute configuration). PECD happens to be orbital-specific and photon energy dependent, and is a very subtle probe of the molecular potential being very sensitive to static molecular structures such as conformers, chemical substitution, clustering, as well as to vibrational motion. Therefore PECD studies have both a fundamental and analytical interest, especially since chiral species are ubiquitous in the biosphere, food and medical industry. For a complete review see also L. Nahon, G. A. Garcia, and I. Powis, J. Elec. Spec. Rel. Phen. 204 (2015) 322. The main focus of the project will be on biomolecules and more specifically amino-acids. We wish to study PECD on selected free aromatic and non-aromatic amino-acids, brought in the gas phase via various methods. Among the goals of such a study will be a conformer analysis at several temperatures as well as the possible confirmation that PECD could be linked to the origin of life's homochirality. This work will be extended to the corresponding chiral nanoparticules in order to observe a possible amplification of the PECD-induced asymmetry by a local order effect as compared to the free molecule. As complementary subjects, we wish to observe PECD on molecules bearing various types of chirality (beyond the one based upon asymmetric carbon), including propeller-type and axial chirality, as well as to study chemical substitution effects.