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Poster De Conférence Année : 2022

Physikalische Modellierung von molekularen Schaltern

Physical Modeling of molecular Switches

Modélisation Physique d'Interrupteur Moléculaire

Christophe Krzeminski

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
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Dates et versions

hal-03795828 , version 1 (04-10-2022)

Identifiants

  • HAL Id : hal-03795828 , version 1

Citer

Christophe Krzeminski. Modélisation Physique d'Interrupteur Moléculaire. Journées électrochimie 2022, Jul 2022, Mons, Belgique. ⟨hal-03795828⟩
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