Projet ANR-12-BS04-0018 – DynaChir : Brisure de symétrie et naissance de la chiralité dans les films moléculaires : une approche par l’optique non linéaire
Programme : Blanc - SIMI 4 - Physique des milieux condensés et dilués (Blanc SIMI 4) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Emmanuel BENICHOU (Laboratoire de Spectrométire Ionique et Moléculaire)
Partenaires : Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg; Laboratoire d'Optique et Biosciences; Institut Lumière Matière; Institut Lumière Matière
Montant : 425709.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : Le projet DynaChir s’intéresse à l’apparition de l’homochiralité dans les systèmes moléculaires du point de vue fondamental. Ce travail sera mené en utilisant une approche originale d’optique non-linéaire, à la fois dans le domaine fréquentiel et temporel, pour étudier la brisure de symétrie dans des films de molécules chirales ou non-chirales. Le consortium est constitué de quatre partenaires et sera dirigé par E. Benichou (LASIM, UCB Lyon1).
Le projet concerne tout d’abord la fabrication de films de molécules chirales telles que le binaphtyle ou l’hélicène par une technique de dépôt par ablation laser (PLD pour acronyme anglais Pulsed Laser Deposition). De tels films obtenus avec cette technique sous forme de monocouches ou de multicouches, sont connus pour rester isotropes et pour préserver les propriétés initialement chirales des molécules. Des films contenant différents rapports énantiomériques seront ainsi préparés et une étude sera menée concernant leur stabilité vis-à-vis d’une ségrégation en domaine. En parallèle, des films chiraux composés de molécules organiques achirales seront formés à l’interface air/eau d’une cuve de Langmuir, puis transférés sur substrats solides. Ces films sont connus pour ségréger en domaines microscopiques énantiomériques. L’accès à tous ces composés chimiques sera rendu possible au travers de collaborations extérieures au consortium (collaborations déjà établies avec l’ENS Lyon et ICCAS de Pékin-Chine). Un certain nombre d’échantillons ont déjà été réalisés et sont donc ainsi déjà disponibles.
Dans le domaine fréquentiel, des mesures de dichroïsme circulaire (acronyme CD pour Circular Dichroism) seront appliquées à des processus de génération de second harmonique (acronyme anglais CD-SHG pour Circular Dichroism Second Harmonic Generation) et de somme de fréquences (acronyme anglais CD-SFG pour Circular Dichroism Sum Frequency Generation). Ces techniques CD-SHG et CD-SFG seront couplées à des dispositifs microscopiques pour étudier le processus de ségrégation à des échelles adaptées à la taille des domaines. Ces deux techniques CD-SHG et CD-SFG sont connues pour être des outils puissants permettant l’observation de la chiralité car il est possible d’isoler en utilisant certains jeux de polarisation de la lumière des éléments chiraux dans le tenseur de susceptibilité. Par ailleurs, la technique SFG permettra également une analyse vibrationnelle spécifique aux composés moléculaires étudiés en balayant la longueur d’onde d’un des deux faisceaux d’excitation autour des résonances de vibration des systèmes. Dans le domaine temporel, une spectroscopie CD – temps résolu sera conduite en fonction du rapport énantiomérique des films moléculaires. En effet, il est bien établi que dans un état excité, les molécules de binaphtyle ont des propriétés chirales plus faibles que dans leur état fondamental à cause d’une réorientation spatiale intra-moléculaire. Ainsi, en résolvant le temps de relaxation de ce processus, cela nous permettra d’obtenir un indice sur la façon dont la chiralité apparaît au cours du temps et comment elle peut être imprimée sur l'environnement moléculaire. Ce type de mesure sera réalisé sur un énantiomère dilué dans un film formé majoritairement par l’autre forme énantiomérique.
Enfin, les modèles actuellement disponibles seront confrontés aux résultats expérimentaux et raffinés pour tenir correctement compte des observations.