Détermination et validation d'un protocol de calcul pour la prédiction de spectres UV-Vis de colorants industriels en solution

par Bernardino Tirri

Projet de thèse en Chimie Physique

Sous la direction de Carlo Adamo.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris) , en partenariat avec Institute of Chemistry for Life and Health Sciences (laboratoire) , Chimie Théorique et Modélisation (TCM) (equipe de recherche) et de École nationale supérieure de chimie (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 18-02-2019 .


  • Résumé

    Les colorants industriels utilisés dans l'industrie textile sont principalement dérivés du pétrole, ce qui leur confère un impact non négligeable sur l'environnement tout au long de leur cycle de production. Des recherches ont donc été menées sur les colorants dérivés de ressources biologiques propres ayant un impact négatif minimal sur l'environnement. En particulier, l'utilisation de micro-organismes dans la production de colorants représente un moyen prometteur. Ces molécules bio-sourcées sont spécialement conçues pour imiter les colorants industriels existants, ce qui leur assure de bonnes performances. Cependant, les propriétés optiques de tels colorants ne peuvent pas être facilement prédites a priori sans utiliser des protocoles de calcul précis et robustes. L'objectif de ce projet de thèse est de développer un outil de calcul prédictif permettant d'accéder aux caractéristiques clés du spectre UV-Visible des catégories de molécules d'intérêt pour la société PILI. L'expertise de l'équipe CTM en modélisation de l'état excité de molécules en solution et dans des environnements plus complexes permettra de mettre en place au cours de la thèse une approche basée sur les premières méthodes principales, capable de prédire avec précision plusieurs propriétés physico-chimiques du chromophore d'intérêt comprenant notamment la longueur d'onde d'absorption maximale (λmax), le coefficient d'extinction molaire (ε) ainsi que le profil de forme de bande des spectres d'absorption UV-Visible. Avec cet outil en main, testé et validé sur un ensemble pertinent de composés connus, une conception entièrement in-silico à faible coût de nouveaux candidats chromophores seront ensuite développés.

  • Titre traduit

    Determination and validation of a computational protocol for the prediction of UV-vis spectra of industrial dyes in solution


  • Résumé

    Industrial dyes used in the textile industry are mainly derived from petroleum showing therefore a not negligible environmental impact all along their production cycle. Investigations have been therefore undertaken on colorants derived from clean bio-resources having a minimal ecological negative impact. In particular, a promising way is represented by use of microorganism in dye production. These bio-sourced molecules are specially designed to mimic the existing industrial dyes, which ensures their good performance. However, the optical properties of such a dyes cannot be easily a priori predicted without using accurate and robust computation protocols. The objective of this PhD project is to develop a predictive computational tool enabling to access key features of the UV-Visible spectrum of the categories of molecules of interest for the PILI company. The expertise of the CTM team in modelling of excited state of molecules in solution and in more complex environments will allow to setup during the PhD thesis an approach rooted on first principle methods, able to predict with sufficient accuracy several physico-chemical properties of the chromophore of interest including, in particular, the maximum absorption wavelength (λmax), the molar extinction coefficient (ε) as well as the band shape profile of the UV-Vis absorption spectra. With this tool in hand, tested and validated on a relevant set of know compounds, a low cost fully in-silico design of new chromophore candidates will be then developed.