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 : [email protected] & [email protected] 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.