Physikalische Modellierung von molekularen Schaltern
Physical Modeling of molecular Switches
Modélisation Physique d'Interrupteur Moléculaire
Résumé
This modest communication presents the results of the theoretical modelling
of various molecular switches. Initialy, a molecular switch was defined as a
bistable compound existing in two different states (open) or (closed) with the
influence of a optical stimuli allowing the modulation of the electronic conductance.
This concept has evolved and cover a large spectrum of scientific domain such as
opto-molecular switches, non-linear optical devices or even thermodynamical switch
playing a key role in the mecanism.
In this summary, the modelling of Azobenzene derivative is studied in the framework
of Ab-initio quantum mechanics with the description of the electronic structure of the molecules
based on a functional density method (DFT) which enable the estimation of the stable conformation,
the electronic or optical properties or in function of the charge states. The scientific proposition for the
molecular engineering of such opto-molecular switch is that the properties of the N=N bonds of azobenzene
should be preserved and the π-π* band with the substitution of π states or with the addition of aromatic cycles
or the increase of the effective length of conjugate Cπ. The another problematic concerns the conformational
aspect regarding the free space allowed for this transition. Preserving the planareity of the molecular conformation
is necessary in order to preserve the absorption properties or the specific optical adressing of the molecular switch.
This study is founded in the framework of the contract EVOMONET of the French National Research Agency supported
by the CNM team of IEMN UMR-8520 and MOLTECH-Anjou, UMR 6200 of Angers University.
Cette modeste communication scientifique présente les résultats de modélisation théorique
menés sur différentes classes d’interrupteur moléculaire. Initialement, la définition d'un
interrupteur moléculaire est un composé bistable c'est-à-dire existant sous la forme de deux
états distincts stables (Ouvert) ou (Fermé) sous l’influence d’un stimuli (ici optique)
permettant ainsi une modulation de la conductance du composé, un transfert intramoléculaire
et donnant ainsi forme à la fonction d'interrupteur. Ce concept a évolué couvrant désormais un
spectre large de domaines scientifiques : des interrupteurs opto-mécaniques moléculaires, des
composants pour l'optique non-linéaire, aux interrupteurs thermodynamiques jouant un rôle
clef dans les mécanismes de régulation du vivant.
Dans ce résumé, l'attention est portée sur les dérivés Azobenzene étudiés dans le cadre de la
mécanique quantique classique Ab-initio utilisant une description de la structure électronique
de la molécule basée sur la fonctionelle de la densité (DFT) permettant de déterminer les
conformations stables des composés moléculaires, d'estimer leurs propriétés électroniques
optiques ou en fonction de la charge. Une proposition est que pour la conception de ces
interrupteurs moléculaires opto-mécaniques, il soit nécessaire de préserver les propriétés de la
liaison N=N de l'azobenzene et de la bande π-π* que ce soit via la substitution de groupement
la résonance électronique d'états π ou via l'addition de cycles aromatiques ou l'augmentation
de la longueur effective de conjugaison C π. L'autre problématique concerne les aspects
conformationels vis-à-vis de l'espace libre nécessaire à cette transition. Préserver la planaérité
de la conformation moléculaire trans ainsi que limiter la délocalisation électronique de l’état
cis semble nécessaire afin de conserver les propriétés d'absorption et d'adressage optique
spécifique de l’interrupteur moléculaire.
Remerciements: cette étude est réalisée dans le cadre du contrat EVOLMONET de l'Agence
Nationale de la Recherche (anr) porté par l'équipe NCM de l'iemn UMR-8520 et
MOLTECH-Anjou, UMR 6200 de l'Université d’Angers
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)