UPSCALE — Comprendre la sensitvité du pas helicoïdal des materiaux chiraux

Les assemblages moléculaires hélicoïdaux sont considerés comme les structures les plus fascinants trouvé dans la nature. Une des exemples principaux sont des cristaux liquides nématiques chiraux qui portent une immense importance technologique en raison de leur utilisation généralisée dans des dispositifs de commutation optiques. Le haut niveau de complexité et performance des matériaux hélicoïdaux est lié à la symétrie du pas de l'hélice qui est responsable de leurs fonctions optiques, thermodynamiques et mécaniques extraordinaires. Un contrôle précis de l'amplitude et la symmetrie de la pas d'hélice mésoscopique est indispensable pour comprendre les propriétés fondamentales des matériaux chiraux. Cette proposition vise à développer de nouveaux itinéraires théoriques pour démêler les origines microscopiques de chiralité. Le projet spécifiquement vise la question comment des forces chiraux moléculaires prolifèrent à la méso-échelle. À cette fin des modèles génériques pour des objets hélicoïdaux rigides seront considérés comme des efficaces prototypes pour modeliser des mésogènes biomacromoléculaires hélicoïdales telles que l'ADN, des particules virales chiraux (comme fd), des fibres de cellulose ainsi que des objets chiraux synthètiques, tels que des nanotubes de carbone. L'auto-assemblage de ces composants hélicoïdaux sera étudiée théoriquement en utilisant des outils numériques de la physique statistique, y compris la simulation de Monte Carlo et la théorie de la fonctionnelle de la densité. L'approche proposée devrait apporter des éclaircissements importantes sur la question suivante: Comment la structure hélicoïdale de la mésophase cholestérique dépend-il des propriétés microscopiques (comme la forme ou le pas hélicoïdal interne) ainsi que des quantités thermodynamiques telles que la température et la densité de la materière. Une application envisagée potentiellement importante est le réglage précis du sens hélicoïdale des materiaux chiraux par des paramètres de contrôle externes comme la température. Une telle niveau de contrôle pourra être très prometteur pour la conception d'une nouveau classe de dispositifs optiques avec une vitesse et une fonctionnalité fortement amélioré.