Soutenance de thèse de Sara Laporte

Sara Laporte, doctorante l'équipe Physique des systèmes simples en conditions extrêmes (PHYSIX) de l'IMPMC soutient sa thèse le mercredi 28 septembre 2016 à 10 h.

IMPMC, Université P. et M. Curie, 4, Place Jussieu, 75005 Paris   Salle de conférence, 4e étage, Barre 22-23, Salle 1.

Le Champ électrique à la Surface d'un Oxyde - Effet sur la Réactivité de Molécules Prébiotiques

Légende : Profil latéral du champ électrique spontané à l'interface MgO(001)/eau. L'image superposée montre une visualisation avec un ion formate pendant la simulation d'une réaction prébiotique. Le code couleur utilisé est vert pour le magnésium, rouge pour l'oxygène, violet pour le carbone, et blanc pour l'hydrogène.

Résumé

Les surfaces minérales auraient eu un rôle important dans la chimie prébiotique, grace à leurs propriétés catalytiques, tel que le champ électrique de surface. Dans ce travail, le champ électrique à la surface de MgO et à l'interface MgO/eau est étudié en utilisant la dynamique moléculaire ab-initio. Ce champ est local et intense, de l'ordre de V/Å, même lorsque la surface est recouverte d'eau. Une réaction prébiotique modèle est ensuite étudiée, à la surface de MgO : une molécule de monoxyde de carbone et une molécule d'eau, donnant une molécule d'acide formique. En utilisant la métadynamique, et sans connaissance des états de transition en amont, des chemins de réaction sont trouvés et leurs profils d 'énergie libre sont calculés à 5 kcal/mol près, avec l'aide d'un échantillonnage dans l'espace des configurations par « umbrella sampling ». La présence de la surface minérale stabilise l'acide formique d'au moins 15 kcal/mol par-rapport au cas en solution sans surface. La même réaction a aussi été étudiée sous un champ électrique homogène de 0,3 V/Å, afin de comparer l'effet de ce champ à l'effet du champ de surface sur le paysage d'énergie libre. Le champ homogène stabilise aussi le produit, et l'acide formique se trouve orienté dans la direction du champ électrique de surface ainsi que dans le champ électrique homogène. Ce travail montre que les conditions proche d'une surface minérale, même sans adsorption directe, peut modifier considérablement le paysage d'énergie libre de réactions chimiques, ce qui pourrait avoir de l'importance en chimie prébiotique.

Composition du jury

Mme Dominique Costa, Directrice de Recherche CNRS, IRCP - Rapporteur
M Michiel Sprik, Professeur, University of Cambridge - Rapporteur
Mme Marie-Laure Bocquet, Directrice de Recherche CNRS, ENS - Examinateur
M Mounir Tarek, Directeur de Recherche CNRS, SRSMC - Examinateur
M Edouard Kierlik, Professeur UPMC, LPTMC - Examinateur
M Marco Saitta, Professeur UPMC, IMPMC - Directeur de thèse