ChirExCo

Le projet ChirExCo vise à développer une procédure de modélisation multi-échelle pour comprendre l’origine atomistique de l’induction de chiralité d’une surface chirale (par exemple une silice hélicoïdale) vers des molécules achirales adsorbées.

Le projet ChirExCo (n°ANR : 24-EXLU-0003) a obtenu des financements dans le cadre du Programmes et équipements prioritaires de recherche Interaction Lumière Matière (PEPR LUMA). 

Objectifs

La possibilité d’induire des propriétés chirales dans des chromophores achiraux adsorbés sur une silice chirale a été démontrée expérimentalement par plusieurs groupes et appliquée par exemple à l’émission de lumière polarisée circulairement. Il a également été observé que l’efficacité de cette induction est liée à la densité de molécules adsorbées. Bien que le phénomène soit documenté, le mécanisme sous-jacent est encore inconnu. Sa connaissance ouvrira la voie à la conception rationnelle d’interfaces hybrides ayant des applications dans de nombreux domaines tels que l’émission de lumière polarisée circulairement et la photochimie énantiosélective.

Le consortium de ChirExCo a identifié trois questions scientifiques pour comprendre le mécanisme d’induction de chiralité :

1. Par quel mécanisme une surface présentant une structure chirale à l’échelle de dizaines de nanomètres et non-photoactive peut-elle induire la chiralité dans des molécules subnanométriques ?
2. Comment la géométrie de la surface et la densité de molécules adsorbées influencent-elles les réponses chiroptiques ?
3. Dans quelle mesure le couplage excitonique contribue-t-il à la chiralité induite ?
    

Impacts

Le consortium va aborder ces questions en utilisant une approche de modélisation multi-échelle basée sur la mécanique moléculaire et la chimie quantique. Le succès de cette approche impose le développement d’outils et de savoir-faire qui représentent les défis techniques de ce projet :

• Concevoir des outils de modélisation et une stratégie multi-échelle pour construire un modèle réaliste de l’assemblage de chromophores sur les surfaces chirales ;
• Déterminer un protocole de chimique quantique précis pour simuler les propriétés chiroptiques induites par couplage excitonique ;
• Concevoir une stratégie pour étudier la dynamique non-adiabatique des états excitoniques d’assemblage de molécules organiques ;
• Évaluer la qualité et la fiabilité de différentes techniques de prise en compte d’environnement pour la simulation des propriétés chiroptiques.

Le consortium implique des chercheurs du LCH (Lyon, responsable du projet), de l’ISCR (Rennes), du CEISAM (Nantes) et de l’ICR (Marseille). Ils combineront leurs expertises en simulation des états excités, en simulation des systèmes moléculaires et des interfaces hybrides ainsi que leurs compétences complémentaires en termes de méthodes de calcul.