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Islam K. Matar,1,2 Peyman Fahimi,3 Jean-Nicolas Vigneau,3 Chérif F. Matta1-3 1 Dép. de chimie et de physique, Université Mount Saint Vincent, Halifax, NE, Canada B3M 2J6.2 Département de chimie, Université Saint Mary's, Halifax, NE, Canada B3H 3C3.3 Dép. de chimie, Université Laval, Québec, QC, Canada G1V 0A6.cherif.matta@msvu.ca De nouvelles fonctions biologiques de l'ATP synthase ont été réc…

Les biocapteurs électroniques représentent une avancée majeure pour la détection rapide, précise et à faible coût de biomarqueurs. Un défi essentiel consiste à les rendre à la fois sélectifs et sensibles, ce qui nécessite un contrôle précis de l’interface capteur-biomarqueur. Cette présentation démontrera comment nous dévoilons les interactions à cette interface grâce à des simulations multi-échelles, allant de techniques avancées d’échantillonnage basée sur la dynamique moléculaire jusqu’à des calculs ab initio de DFT.Nous avons ainsi soutenu le développement d’un biocapteur à eff…

Les gouttelettes d'hélium sont des milieux cryogéniques fascinants pourla physico-chimie, permettant d'isoler et de caractériser finement desespèces exotiques. Nos simulations utilisent des potentielsd'interaction finement calibrés sur des calculs ab initio, etdécrivant la délocalisation des noyaux par des intégrales de chemin.Nous considérerons des dopants moléculaires (hydrocarburesaromatiques), et des éléments alcalins dont la propension à lasolvatation dans l'hélium dépend crucialement de leur étatd'ionisation, et illustrerons comment la mi…

De nombreux processus moléculaires sont aujourd'hui connus pour être influencés par de forts effets quantiques impliquant les noyaux. La théorie appropriée pour décrire la dynamique correspondante est la dynamique quantique moléculaire. Celle-ci est basée sur la résolution des équations de Schrödinger pour les noyaux.Les approches correspondantes permettent de servir de référence pour des méthodes plus approchées permettant d'aborder la phase condensée (comme les méthode d'intégrales de chemin ou les méthodes semi-classiques pour les processus non-adiabatique en photochimie). De plus, …

Les matériaux nanoporeux sont au cœur de nombreuses applications importantes : adsorption (détection de gaz, chromatographie), énergie (stockage d'hydrogène, piles à combustible et batteries), environnement (séparation de phases, traitement de l'eau, stockage de déchets nucléaires), sciences de la Terre (échange entre le sol et l'atmosphère), etc. Parmi ces matériaux, les zéolithes et les charbons actifs, qui ont des pores de ≲ nm, sont particulièrement intéressants car l'ultraconfinement au sein de leur porosité conduit à de nouveaux phénomènes d'adsorption et de transport. Dans…

Les secteurs économiques majeurs, tels que le transport et la métallurgie, représentent desobstacles importants à la décarbonisation mondiale. L’hydrogène vert, produit par électrolyse del’eau, est une alternative prometteuse, mais l’efficacité énergétique des électrolyseursconventionnelles est limitée. Les cellules d’électrolyse à oxyde solide (SOEC), qui utilisentl’énergie électrique pour séparer l’hydrogène de la vapeur d’eau, offrent une efficacité presquetotale, mais font face à un défi majeur consistant à la dégradation des matériaux. Cette étude viseà compren…

Le Paysage Énergétique Potentiel (PEL) est un concept particulièrement utile pour décrire les transitions de phase, et en particulier la transition vitreuse (GT). Il représente une surface d’énergie où chaque point correspond à une configuration moléculaire possible. Les vallées (minima locaux) décrivent des états stables ou métastables, tandis que les sommets représentent les barrières énergétiques séparant ces états. Les minima moins profonds correspondent aux états vitreux, où les molécules sont piégées dans des configurations, tandis que les minima profonds représentent des configurati…

La réaction électrochimique de réduction de l’azote (NRR) constitue une alternative verte à lasynthèse de l’ammoniac dans des conditions ambiantes, pouvant remplacer le procédé Haber-Bosch, très énergivore. Cependant, sa mise en œuvre à grande échelle reste difficile en raison dela faible activité et sélectivité des électrocatalyseurs. Pour accélérer la découverte de catalyseurs,les algorithmes d’apprentissage automatique explorent efficacement l’espace chimique, tandis queles calculs de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) fournissent des informatio…

La demande croissante de l’humanité en énergie associée au réchauffement climatique nécessitent la production d’une énergie durable. Dans ce contexte, la fusion nucléaire est un candidat prometteur pour une source d'énergie propre et décarbonnée.  La réaction utilisée à cette fin est la fusion d'isotopes d'hydrogène à l’intérieur d’un plasma confiné par des champs magnétiques. Cependant, un problème à résoudre est la conception et l'entretien de l'enceinte à vide dans laquelle le plasma est créé (Tokamak). Un réacteur expérimental (International.T

Les nanoparticules de polyphénylène éthynylène (PPE NPs) ont émergé comme une alternative prometteuse aux colorants fluorescents traditionnels pour les applications de bio-imagerie, en raison de leur grande photostabilité, de leur sensibilité et de leur biocompatibilité. Les méthodes computationnelles jouent un rôle essentiel dans l'avancement de notre compréhension des propriétés optiques des PPE NPs et de leurs relations structure-propriété. Dans cette étude, nous employons une combinaison de la théorie fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TDDFT) et de simulations de dynamiqu…

Cette communication discute une extension de l’équation d’état de Redlich-Kwong pour les gaz réels. En modifiant la partie attractive du modèle original afin d’asurer la quasi-universalité du facteur de compressibilité critique, on prédit un co-volume de b=Vc/(6,33±0,62) pour 90 % des gaz, en termes de volume molaire critique Vc.  On montre que cette valeur de b est approximativement égale à la différence entre le volume molaire d’un fluide monodisperse proche de son point de fusion normal et l’espace interstitiel associé aux emballages non-compactes ou aléatoir…

Les effets quantiques nucléaires (EQNs) peuvent jouer un rôle clé dans la réactivité chimique, en particulier pour les réactions à basse température et lorsqu’ils impliquent des atomes de proton/hydrogène. Les approches théoriques rigoureuses devient rapidement irréalisable lorsque la taille du système augmente. Une alternative pour prendre en compte les EQNs dans les simulations moléculaires est l’utilisation de la méthode RPMD.[1] Nous l’avons appliquée aux simulations de dynamiques réactionnelles. Nos résultats montrent que RPMD permet de reproduire avec une b…

Les chaînes d’eau confinée ont démontré des propriétés intéressantes, comme les transitions de phase (TP), et ces propriétés pourraient être importantes dans la création de dispositifs quantiques. Plus précisément, une TP thermique a été trouvée expérimentalement pour les nanotubes de carbone (NTC) remplis de chaînes d’eau [1]. Des simulations ont tenté d’expliquer cette TP, suggérant qu’elle  était causée par une transition d’ordre au désordre dans l’orientation des dipôles de la chaîne d’eau. Cependant, ce travail a utilisé des simulations classiques et a présenté une analyse limitée des…

T. Putaud1, J.-C. Chartrand1, Y. Kalugina1,2, P.-N. Roy2,                                                          G. Bélanger1, P. Léveillé1, M. Bertin3, J.-H. Fillion3, X. Michaut3, and P. Ayotte11. Département de Chimie, Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Québec J1K 2R1, Canada2. Department of Chemistry, University of Waterloo, Waterloo, Ontario N2L 3G1, Canada3. Sorbonne Université CNRS, MONARIS, UMR8233, F-75005 P…

L'application de pesticides, dont les herbicides, fongicides et insecticides, est essentielle aux pratiques agricoles modernes, avec une utilisation mondiale annuelle d'environ 3,3 millions de tonnes1. Cette dépendance, bien que cruciale pour la sécurité alimentaire, introduit des contaminants chimiques significatifs dans les systèmes environnementaux, affectant le sol, l'eau, l'air et les cultures. Les pesticides peuvent se volatiliser et se déplacer loin de leurs sites d'application, ce qui entraîne de nombreuses préoccupations écologiques et de santé2. La…

Les systèmes électroniques faiblement corrélés sont bien décrits comme des électrons individuels : la fonction d'onde est un déterminant de Slater des orbitales occupées avec de petites corrections provenant des excitations simples et doubles. Ce n'est pas le cas pour les systèmes fortement corrélés. La fonction d'onde est très complexe en termes de déterminants de Slater et, par conséquent, la description physique correcte ne repose pas sur des électrons indépendants.Pour les systèmes moléculaires fortement corrélés, nous avons montré que les vecteurs propres des hamiltoniens rédui…

Héloïse Leboucher, Mathias Rapacioli et Aude SimonLaboratoire de Chimie et Physique Quantiques LCPQ/FERMI, UMR5626, Université de Toulouse (UPS) and CNRS, Les agrégats d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et d’eau sont des systèmes d’intérêt en astrochimie et en chimie atmosphérique. Des agrégats HAPm(H2O)n neutres, chargés ou protonés sont en effet susceptibles de se former dans les régions les plus froides du milieu interstellaire. Ils représentent également un bon modèle d’aérosols. …

En 1932, Werner Heisenberg reçu le prix Nobel de physique pour « La création de lamécanique quantique, dont l’application a mené à la découverte des formes allotropiquesde l’hydrogène. » Ces allotropes, nommés para et ortho-H2, diffèrent seulement dansl’orientation relative des 2 spins nucléaires. En phase gazeuse, l’interconversion entre les2 formes est très lente, prenant plusieurs semaines à conditions ambiantes jusqu’àpotentiellement des millions d’années dans le milieu interstellaire. Par la suite, denombreux autres isomères de spin nucléaire (ISN), comme la mo…

Alejandro Rivero Santamaría¹, Samuel Del Fré1, Gilberto A. Alou Angulo¹, Maxime Infuso1, Denis Duflot1, Céline Toubin¹ and Maurice Monnerville¹¹Univ. Lille, CNRS, UMR 8523 – PhLAM – Physique des Lasers Atomes et Molécules, F-59000 Lille, FranceCe travail explore les avancées récentes dans la compréhension des mécanismes clés sous-jacents aux phénomènes moléculaires atmosphériques et astrophysiques. Notre investigation se concentre principalement sur les interactions gaz-surface, qui sont essentielles pour décrypter les…

Les nuages de glace dans la haute troposphère joue un rôle essentiel dans la régulation du climat terrestre, influençant à la fois l'humidité stratosphérique et le bilan radiatif. L'efficacité de la nucléation hétérogène de la glace, un processus clé dans la formation des nuages, dépend largement des propriétés de surface des particules d'aérosols, en particulier de la présence de groupes fonctionnels capables de former des liaisons hydrogène. Bien que beaucoup d'attention ait été accordée au rôle des alcools dans la formation des noyaux de condensation des nuages, leur impact su…

La représentation numérique globale des opérateurs locaux en haute dimension, par exemple, les potentiels d’interaction, demeure à ce jour l’un des principaux défis des simulations atomistiques et moléculaires. Traditionnellement, ce processus se déroule en deux étapes : (i) la sélection et le calcul des données de référence, et (ii) leur ajustement à une forme mathématique spécifique, telle que les réseaux de neurones. Dans le cadre de la méthode Multiconfiguration Time-Dependent Hartree (MCTDH) pour la résolution de l’équation de Schrödinger dépendante du temps, une contrainte …

Les nanoparticules d'or (GNP) sont des nano-objets prometteurs en raison de leurs propriétés chimiques et optiques accordables. Cependant, la difficulté à comprendre en détail ces propriétés peut être partiellement attribuée aux interactions dynamiques avec les ligands de surface et le solvant. En complément d’approches expérimentales, la chimie théorique s’est avérée une méthode de choix pour fournir des informations déterminantes au niveau moléculaire. Nous avons développé une stratégie de simulation multi-échelle pour comprendre l'interaction des GNP avec divers environnements…

Les protéines sont les principaux éléments constitutifs des organismes vivants. Pour comprendre en détail tout processus biologique, il est essentiel de connaître la structure, la fonction et la dynamique de toutes les protéines impliquées. Bien que ces connaissances avancent rapidement — notamment avec le développement récent de “grands modèles de langage” pour les séquences biologiques et d'algorithmes tels qu'AlphaFold — certaines classes de systèmes restent difficiles à prédire en raison du volume relativement faible de données expérimentales disponibles. C'est le cas notamment des com…

Nous cherchons à construire des modèles de plus en plus réalistes desprocessus catalytiques ayant lieu sur des surfaces ou des nano-particules. Depuis quelques années nous appliquons à cette tache des méthodes d’apprentissage automatique (machine learning (ML)), notamment l’apprentissage actif (Active Learning (AL)) dans le but ultime de définir automatiquement les coordonnées réactionelles. Je rapporterai les progrès réalisés vers cet objectif en utilisant l’AL pour l’optimisation des structures de nanocatalyseurs, ainsi que pour la recherche dans des bases de données afin de découvrir de…

Les petites particules invisibles jouent un rôle important dans l’incertitude entourant la science du changement climatiques et son impact sur la sante’ humaine, y compris le risque de décès prématuré. Les laboratoires du professeure Ariya se concentrent sur la recherche physicochimique fondamentale et appliquée liée aux particules dans divers milieux tels que l’air (appelés aérosols), l’eau, la neige, et les autres types des glaces, ainsi que sur les matrices hétérogènes comme nano/microplastiques, le sang et d’autre entités biologiques. Dans cette conférence, nous discuterons d…