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Une nouvelle approche de simulation des réactions de déprotonation

Même les plus puissants supercalculateurs n'ont pas encore réussi à parfaitement simuler les réactions d'acides faibles. Cette réaction chimique est pourtant fondamentale dans un grand nombre de sciences biologiques et environnementales, c'est pourquoi des chercheurs ont essayé de développer une nouvelle approche afin de surmonter les obstacles actuels.
Une nouvelle approche de simulation des réactions de déprotonation
La réaction de dissociation des acides organiques est particulièrement importante pour le développement de modèles simulant la formation et la dissolution des molécules polluantes. La déprotonation (libération d'un atome d'hydrogène) est malheureusement un évènement atomique qui se produit généralement toutes les 100 nanosecondes rendant ainsi la modélisation numérique très difficile.

Le projet SIMDEPRO («Deprotonation of organic molecules in solution by ab initio MD and rare events simulation techniques»), financé par l'UE, a donc étudié les mécanismes de déprotonation de différentes classes de molécules organiques dans différents solvants en utilisant une nouvelle approche. Ces experts en calcul des structures électroniques et en mécanique statistique ont ainsi adapté des techniques modernes comme la dynamique moléculaire accélérée par la température, la méthode de la corde ou l'algorithme milestoning. Ces techniques permettent aux chercheurs de calculer les vitesses de réaction, de caractériser les mécanismes et de calculer l'énergie libre au cours de la réaction chimique, le tout dans des conditions réalistes.

Les techniques de simulation développées par l'équipe du projet ont été mises en place dans un système d'information ouvert, librement accessible à la communauté scientifique. Ces techniques ont également été appliquées dans d'autres domaines relatifs aux énergies renouvelables, aux nouveaux matériaux autonettoyants et aux matériaux à frottements ultra faibles utilisés dans le domaine des nano-fluides.

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