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Afin de  résoudre l'équation de Schrödinger pour étudier le mouvement des noyaux d'une molécule ou un système réactif, on utilise souvent  des fonctions de base qui sont des produits de fonctions a 1-D, elles-mêmes membres de bases 1-D.  La méthode populaire Multiconfiguration time-dependent Hartree (MCTDH) utilise une base produit direct et des ensembles de bases 1-D optimisés.   Une représentation optimisée  produit direct est appelée représentation au format Tucker par les mathématiciens.   La structure produit direct facilite l'évaluation des produits matrice-vecteur, mais la t…

Les membranes cellulaires forment des structures interfaciales fondamentales pour tous les êtres vivants. Ces structures sont composées de molécules complexes, majoritairement des lipides et des protéines. Les compositions lipidiques, souvent asymétriques entre les deux feuillets, varient grandement parmi les organismes vivants. Cette diversité dans la composition des membranes permet de moduler ses propriétés physiques, et ainsi moduler la liaison et la fonction des protéines.Pour élucider les déterminants moléculaires régissant la liaison des protéines aux membranes, nous avons en…

Lorsque des molécules sont confinées dans des nano-cavités telles que les fullerènes, leurs degrés de liberté de translation sont quantiques. Les molécules conservent cependant des niveaux rovibrationnels bien définis. Ces composantes sont appelées endofullerènes et H2O@C60 en est un excellent exemple. Les endofullerènes peuvent eux-mêmes être intégrés dans des nanostructures plus grandes, telles que les nanotubes de carbone, pour former ce que l'on appelle des “cosses de pois” d'endofullerènes. Dans un tel assemblage, les molécules polaires interagissent entre elles par le biais d'interac…

Démocratiser les simulations et analyses moléculaires interactives grâceà une plateforme portable clé en mainLes outils informatiques permettant de visualiser et manipuler desstructures moléculaires en temps réel représentent un potentielconsidérable pour accélérer la recherche et améliorer l'enseignement,mais restent encore sous-exploités. Notre équipe a développé MolPlay,une plateforme qui démocratise l'accès aux simulations et analysesmoléculaires interactives.Je présenterai les tâches courantes de modélisation interactive -assemblage, déforma…

 Les batteries lithium-soufre (Li-S) sont des alternatives potentielles aux systèmes lithium-ion en raison de leur densité énergétique théorique plus élevée et de leur rentabilité. Toutefois, leur adoption à grande échelle se heurte à d'importants défis techniques qui doivent être relevés. L'étude utilise la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) pour analyser les caractéristiques de performance des polymères au niveau moléculaire, en examinant des propriétés telles que les capacités d'adsorption, la thermodynamique et le transfert de charge. En utilisant des méthodes de ca…

Les méthodes d’amarrage (docking) ont joué un rôle important dans la découverte de nouveaux médicaments. Au cours des 20 dernières années, nous avons développé un tel logiciel qui a été modifié pour répondre à des besoins spécifiques en chimie médicinale. Initialement, nos applications de programmes d'amarrage aux antagonistes d'intégrines, aux inhibiteurs de BACE-1 et aux aminosides se liant à l'ARN bactérien ont révélé les limites des logiciels disponibles. Pour répondre à ce défi, nous avons développé Fitted, mettant en œuvre des algorithmes pour la flexibilité des protéines, …

Comment utiliser un algorithme quantique pour la spectroscopie moléculaire ?Déterminer la structure vibronique d’un spectre d’absorption est une tâche computationnellement exigeante. Cela nécessite d’estimer l’ensemble des intégrales de Franck-Condon (FC), qui dépendent des modes normaux de vibration et de leurs combinaisons lors des réarrangements électroniques et structuraux induits par la transition électronique.Si cette tâche représente un défi pour les ordinateurs classiques, les ordinateurs quantiques offrent une alternative prometteuse en …

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…