Stage M2 : Modélisation par dynamique moléculaire de la

Stage M2 : Modélisation par dynamique moléculaire de la dissociation induite par collision
d’ions en phase gazeuse.
Le sujet de ce stage s’inscrit dans la thématique de réactivité chimique en phase gazeuse des
molécules biologiques étudiées au laboratoire lors d'expériences de dissociation induite par collisions.
Dans ces expériences, les ions biomoléculaires produits en phase gazeuse sont énergétiquement
activés par collision avec des particules d’un gaz inerte (Ne, Ar, Xe, N2) : de l’énergie translationnelle
est alors transformée en énergie vibro-rotationnelle de l’ion, ce qui peut alors conduire à sa
dissotiation.
La dynamique directe de ces processus peut donner des informations très importantes sur le
pourcentage de transfert d’énergie et, de façon plus générale, sur la cinétique réactionnelle. Ces études
nécessitent la connaissance des surfaces d’énergie potentielle impliquées dans le processus.
Il est possible de modéliser ces processus suivant deux méthodes : traiter toutes les interactions par les
méthodes de la chimie quantique ou bien paramétriser certaines interactions par des potentiels
classiques analytiques de type atome-atome. La simulation directe des processus de collision nécessite
de réaliser une statistique sur un nombre relativement élevé de dynamiques afin de rendre compte des
différentes orientations et conditions initiales de vitesses du gaz rare par rapport à la molécule cible. Il
est donc primordial de pouvoir calculer certaines interactions de façon rapide.
La première partie du stage sera consacrée à l’étude de l’interaction entre atomes de gaz rare et la
molécule biologique d’intérêt à l’aide des méthodes de la chimie quantique. Les codes de chimie
quantique, comme Gaussian et GAMESS d’utilisation quotidienne au laboratoire seront utilisés. A
partir des surfaces d'énergie potentielle quantique, nous mettrons en place des potentiels classiques à
deux corps.
La deuxième partie du stage sera consacrée aux simulations de dynamique moléculaire explicite des
processus d’activation d’ions en phase gazeuse par collisions avec des atomes de gaz rares. Il s’agira
d’effectuer différentes simulations de dynamique moléculaire en changant les conditions
« expérimentales » (énergie de collision et nature de l’ion) et le niveau théorique de calcul (chimie
quantique et méthodes mixtes classiques-quantiques avec les potentiels mis en place au cours de la
1ère partie du stage). Les codes VENUSS-GAMESS et CP2K dont dispose le laboratoire seront
utilisés pour cela.
Stage proposé par Riccardo Spezia (CR-CNRS) et Marie-Pierre Gaigeot (Professeur des Universités)
LAMBE Laboratoiore Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement
Université d'Evry val d'Essonne
Bureaux : 01W40 & 01S03
Emails : [e-mail] & [e-mail]
http://www.lambe.univ-evry.fr/rspezia & http://www.lambe.univ-evry.fr/mpgaigeot
Téls : 01 69 47 76 53 & 01 69 47 01 41
Références :
[1] U.Tasic, P.Hein, D.Troya. Theoretical study of the dynamics of Ar collisions with C2H6 and C2F6 at
hyperthermal energy. J. Phys. Chem. A, 2007 DOI :10.1021/jp071287q.
[2] O.Meroueh, W.L.Hase. Collisional Activation of Small Peptides. J. Phys. Chem. A, 1999, 103, 3981-3990.
[3] W.Buchmann, R.Spezia, G.Tournois, T.Cartailler, J.Tortajada. Structures and fragmentations of Cobalt
(II)-cysteine complexes in gas phase. J. Mass Spectrom., 2007, 42, 517-526.
[4] I.Corral, O.Mo, M.Yanez, J.-Y.Salpin, J.Tortajada, L.Radom. Gas-phase reactions between Urea and
Ca2+ : the importance of Coulomb explosions. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 10080-10088.