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Les progrès récents concernant la manipulation d'objets à l'échelle atomique rendent possible la mesure de la conductance de molécules attachées à des contacts. Ces dispositifs électroniques moléculaires (DEM) sont des candidats pour la construction d'un nouveau type d'ordinateur. Pour créer un DEM avec une certaine fonctionnalité, il faut d'abord comprendre le mécanisme de transport des électrons dans les molécules. Ce but peut être réalisé en effectuant des simulations. Nous présentons une théorie simplifiée des DEM qui permet son application par des expérimentateurs. En utilisant cette …

Les multiplets d'acides aminés sont pertinants à plusieurs phénomènes biophysiques. On connaît que les homomultiplets contribuent au pliement incorrect des protéines et aux désordres génétiques, tandis que les hétéromultiplets jouent un rôle dans la catalyse. Par contre, l'information quantitative sur ces multiplets nous manque; leur fréquence et distribution ne sont pas bien connues en fonction de la longueur et la structure secondaire des protéines. Ici, nous présentons des résults récents sur les propriétés statistiques de la distribution de homo- et hétéromultiplets courts. À partir de…

La compréhension intime des processus élémentaires hétérogènes — adsorption, désorption, recombinaison, …—  est un thème majeur de la physico-chimie des surfaces. Nous nous intéressons, en particulier, à la description théorique de la dynamique des collisions, réactives ou non, d'atomes et de molécules diatomiques avec des surfaces métalliques. Nous décrivons ici la réaction d'abstraction, par l'hydrogène atomique, d'atomes d'hydrogène chimisorbés sur les surfaces de tungstène — W(100) et W(110) —, systèmes chimiques pertinents pour la compréhension de l'interaction plasma/paroi dans les t…

Les verres moléculaires constituent une classe de matériaux particuliers qui combinent les avantages que procurent les petites molécules organiques et un potentiel à former des phases vitreuses. Étant donné leur relative nouveauté, le développement de nouveaux verres moléculaires est fortement basé sur des méthodes d'essais et erreurs. Pour y remédier, une compréhension plus accrue des comportements microscopiques qui gouvernent les tendances qu'un système peut avoir à former des états vitreux, est visée. Ainsi, le comportement vitreux de nouvelles molécules pourra être prédit et identifié…

Les molécules organiques formées dans l'espace interstellaire ne sont probablement que des briques encore très simples, de petites molécules, ne dépassant guère une dizaine d'atomes, capables de se former et de survivre dans les conditions hostiles du milieu interstellaire : presque vide, très froid et baigné de rayonnements UV qui détruisent les liaisons chimiques des molécules. Et pourtant, plusieurs molécules organiques complexes, d'une dizaine d'atomes, ont été découvertes dans la dernière décennie.Ces découvertes soulèvent de nombreuses questions dont les suivantes : comment se…

Prédire la structure 3D des protéines soluble et ARN à large échelle est un défi pour la biologie. Prédire les propriétés thermodynamiques et structurales à partir de la séquence est un autre défi sans le super-ordinateur Anton et avec très peu de cœurs de calcul. Comprendre les effets hydrodynamiques et de l'encombrement macromoléculaire sur le repliement et la stabilité des protéines a de nombreuses implications sur le fonctionnement de la cellule. Enfin de façon remarquable, des mutations dans le peptide beta-amyloïde accélère ou protège contre la maladie d'Alzheimer. Dans cet exposé, j…

La microscopie à effet tunnel (STM) est l'une des techniques les plus puissantes pour explorer les propriétés électroniques des surfaces et des espèces adsorbées en montrant des caractéristiques à l'échelle atomique. La production d'images STM par voie numérique nécessite quelques étape au-delà d'un calcul de structure électronique, déjà un problème en O(N3). Résoudre le problème inverse en imagerie STM serait de proposer une structure géométrique du système en analysant seulement les contrastes STM observés. Bien qu'il s'agisse d'un objectif à long terme, les quelques étapes préliminaires…

Le polynorbornène fonctionnalisé est employé dans de nombreuses applications [A.P. Sokolov, V.N. Novikivet B. Strube, Phys. Rev; B,1997, 56, 5042; D. Richter, B. Frick et B. Farago, Phys. Rev Lett,1988, 61, 2465]. Il présente notamment un potentiel intéressant d'utilisation au sein des piles à combustible. Cet intérêt lui vient de ses propriétés physiques très intéressantes. Il possède notamment une température de transition vitreuse (Tg) très élevée. Cependant, la détermination expérimentale de cette température est difficile du fait de complications lors de la …

Les réactions à transfert de protons sont omniprésentes en chimie et biochimie, mais leurs mécanismes au niveau moléculaire restent encore controversés. La principale difficulté dans l'étude expérimentale de ces réactions est leur rapidité, ce qui fait que l'acte chimique est dynamiquement couplé a d'autres phénomènes rapides comme la diffusion et nécessite l'utilisation des techniques spectroscopiques résolues à une échelle de 1 femtoseconde. Nous utilisons la technique computationnelle appelée dynamique moléculaire ab initio, ce qui permet de calculer la dynamique des atomes durant une r…

Nous discuterons de méthodes théoriques qui permettent l'étude de la dynamique moléculaire quantique de systèmes complexes. Parmi ces systèmes figurent les agrégats superfluides et les molécules confinées dans des nano-cavitées. Les méthodes d'intégrales de chemin permettent de simuler ce type de systèmes de façon très efficace et précise en tenant compte d'effets quantiques statistiques tels l'échange de bosons identiques. Les effets d'échange sont essentiel pour décrire des phénomènes comme la superfluidité. Nous démontrerons que la réponse superfluide d'un solvant quantique aux rotation…

Nous présentons une méthode de paramétrage de modèles semi-empiriques décrivant des réactions de transfert de proton dans des amas de molécules d'eau. Deux nouveaux modèles sont développés: AM1-W, qui est un re-paramétrage du modèle classique AM1, et AM1PG-W, qui est une version modifiée du modèle AM1 incluant une correction à la fonction de répulsion de coeur. Ces deux modèles démontrent une très bonne performance pour les énergies des liaisons hydrogène et pour les profils d'énergie de transfert de proton, qui sont des propriétés de haute importance pour les processus de transfert de pro…

Certains aspects de l'énantiosélectivité en chimie organique restent à être explorés de façon théorique et numérique. La réduction de cétones par le borane catalysée par un catalyseur de Corey-Bakshi-Shibata (CBS) chiral est une réaction énantiosélective bien établie expérimentalement qui constitue un bon point de départ pour l'investigation de complexes d'oxazaborolidine et de borane avec une cétone prochirale. Bien que des calculs de chimie quantique aient déjà été rapportés pour cette réaction, l'origine de la sélectivité demeure inexpliquée.Nous rapportons, en variant les substi…

L'endonucléase ERCC1-XPF est un des complexes enzymatiques essentiels pour la réparation de l'ADN. Plus spécifiquement, ERCC1-XPF est responsable de l'excision de l'élément de l'ADN endommagé dans le processus de réparation par excision de nucléotides, ou NER. Ce processus est le principal mécanisme de réparation des lésions causées par agents alkylants comme le cisplatine, utilisé dans le traitement du cancer. Des niveaux élevés d'expression du ERCC1 ont été attribués à la résistance, intrinsèque ou acquise, des cellules tumorales au cisplatine. La protéine XPA, qui est aussi impli…

Nous présenterons diverses extensions de la  méthode  Density Functional Tight Binding (DFTB) ainsi que ses combinaisons avec des algorithmes de simulation intensive, notamment  les progrès algorithmiques pour traiter les  grands systèmes,  l' utilisations de la DFTB dans  des simulations  nécessitant un grand nombre de calcul de l'énergie et/ou des forces,  la combinaison de la méthode DFTB avec la dynamique quantique  PIMD  (intégrales de chemins), des approches vers le calcul  des états excités.  Les applications porteront sur la simulation de propriétés  d'agrégats et complexes molécul…

Idéalement, la conception rationnelle de médicaments peut s'appuyer sur la structure rayon-X de la cible thérapeutique. Dans un tel cas, un ligand biologiquement actif peut être amélioré par l'optimisation des interactions protéine-ligand. Le rôle de l'eau comme agent liant ou déstabilisant est souvent négligé. Or, selon plusieurs études, une majorité de structures rayon-X rapportent au moins une molécule d'eau qui unit le ligand à la protéine et participe directement à la complexation. Il arrive souvent que la résolution crystallographique ne permette pas d'identifier les sites aqueux. Ce…

L'étude de l'échelle mésoscopique montre que plusieurs propriétés de la matière évoluent d'un régime discret à un régime continu. Cette transition s'observe, par exemple, en étudiant les interactions se produisant à deux longueurs d'échelle différentes. Par exemple, il est possible d'imaginer ce type de transition en étudiant l'évolution du concept d'une roue moléculaire sur différentes longueurs d'échelle. Plus la taille de cette augmente moins la granulosité de sa structure fine est en fait perceptible. C'est l'étude de cette transition qui motive les travaux présentés ici. Nous nous int…

La formulation des bétons autoplaçants (BAP) requiert une forte teneur en liant et en adjuvants chimiques afin d'assurer leurs fluidité, homogénéité et stabilité. C'est pourquoi le remplacement partiel du ciment par des ajouts cimentaires est une pratique courante. Cela permet, par ailleurs, de diminuer le prix de revient du BAP, de limiter l'utilisation des ressources naturelles et d'atténuer la production de gaz à effet de serre. D'autre part, l'utilisation du verre mixte au Québec génère beaucoup de déchets polluants et nuisibles à l'environnement.Dans cette optique, on s'intéres…

Les barres d'armature en polymères renforcés de fibres de verre (PRFV) sont de nouveaux produits commerciaux qui pourraient offrir beaucoup de solutions aux réseaux de transports et d'infrastructures. La non-corrodabilité des barres de PRFV fait d'elles un bon candidat pour remplacer les barres d'armatures conventionnelles en acier dans les dalles de chaussées en béton armé continu (BAC). Ce potentiel a encouragé le ministère des Transports du Québec (MTQ), conjointement avec l'Université de Sherbrooke à examiner dès septembre 2006, dans le cadre d'un projet de recherche, l'utilisation des…

La technologie de cure par carbonatation précoce a été développée pour obtenir, à moindre coût, un béton aux performances similaires à celui de l'ordinaire cure par étuvage. Un procédé en 3 étapes a été mis en place : cure à air ambiant pour une absorption de CO2 optimale, carbonatation de courte durée et hydratation ultérieure. La résistance obtenue est comparable à la cure par étuvage. De plus, la durabilité du béton est améliorée. À cela s'ajoute une séquestration du dioxyde de carbone pouvant aller jusqu'à 1,5% des émissions de CO2 de l'industrie des blocs de béto…