Description du projet
Une technique de microscopie innovante permet de faire la lumière sur les évènements de polarisation moléculaire à l’échelle nanométrique
Même les molécules électriquement neutres présentent des propriétés électriques pouvant régir la façon dont elles interagissent avec les autres molécules. La polarité, ou une séparation relative de la charge, en est une des raisons. La molécule d’eau est peut‑être l’exemple le plus célèbre à cet égard, avec une densité d’électrons relativement plus élevée (et la charge négative qui en résulte) autour de l’oxygène, laissant les hydrogènes relativement plus positifs. La polarisation des autres molécules est ce qui confère l’hydrophilie, ou l’amour de l’eau. Manipuler et mesurer la polarisation des molécules dans les liquides peut nous aider à caractériser la dynamique et l’organisation moléculaires régies par les propriétés électriques. Jusqu’à présent, il était impossible d’obtenir une résolution à l’échelle nanométrique. Le projet Liquid2DM, financé par l’UE, permet d’y parvenir, en ouvrant une nouvelle fenêtre sur les propriétés physiques de la matière à l’échelle nanométrique, avec des implications pour la recherche fondamentale et les applications dans les domaines de la biologie, de la médecine et au‑delà.
Objectif
Understanding molecular organization and dynamics which are governed by electrostatic and electrodynamics interactions on the nanoscale requires the measurement of dielectric polarization at the molecular level. Yet, this has remained a formidable challenge because standard dielectric spectroscopy is limited to the micrometer scale that is achieved by using microfabricated electrodes at low frequencies and optical approaches at high frequencies. At the same time, despite the advances in atomistic calculations, theorists struggle to predict dielectric polarization when the system approaches molecular sizes. During the last years I pioneered the development of scanning dielectric microscopy, measuring the dielectric constants of nano-objects as small as tens of nanometers in size - a resolution unparalleled world-wide. In the next five years, I will push the boundaries of the technique and probe the polarizability of liquids and biological macromolecules under two-dimensional (2D) confinement by implementing novel experimental and theoretical approaches. By engineering 2D liquid cells with controlled properties by van der Waals assembly, I will probe polarization and thermodynamic properties of nanoconfined molecular liquids for the first time on the molecular scale with fundamental implications for physical and life sciences. It will provide the experimental data to validate first-principles predictions and mean-field computational methods on which the study of condensed/soft matter and molecular biology is based. The proposal will exploit my current lead to access a key physical property of matter that has remained unknown so far, enabling a wealth of new science in a vast range of research fields, from physical sciences to chemistry and biology, and facilitating the design of devices with novel functionalities.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences physiquesoptiquemicroscopie
- ingénierie et technologieautres génies et technologiesmicrotechnologieingénierie moléculaire
- sciences naturellessciences physiquesoptiquespectroscopie
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Mots‑clés
Programme(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2018-COG
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ERC-COG - Consolidator GrantInstitution d’accueil
M13 9PL Manchester
Royaume-Uni