Modélisation des propriétés optiques de colorants moléculaires sous l'effet d'une force mécanique externe

Modeling optical properties of molecular dyes under external mechanical force

• Auteur / Autrice : Rosangela Massafra
• Direction : Carlo Adamo
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institute of Chemistry for Life and Health Sciences
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Chimie Théorique et Modélisation (TCM)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Chimie ParisTech / École Nationale Supérieure de Chimie de Paris (ENSCP)

Mots clés

Mots clés libres

Modèlisation propriètes optique

Mecanochromisme

Liaison chimique

Dft

Modeling optical properties

Mecanochromism

Chemical modeling

Dft

Résumé

Cette thèse de doctorat s'intègre dans le projet Mama ERC visant à développer des approches computationnelles intégrées pour la description et la conception rationnelle de matériaux mécanochromes innovants, c'est-à-dire des matériaux dont les propriétés optiques changent en réponse à un stimulus mécanique externe. Cette réponse mécanochromique sera conférée à divers élastomères, polymères thermoplastiques et thermodurcissables, soit en introduisant des chromophores dispersés dans la matrice, soit en intégrant la molécule active directement dans la chaîne du polymère. La propriété macroscopique, c'est-à-dire la modification de la réponse optique, est modulée au niveau microscopique par l'interaction entre les chromophores (ou des motifs chromophores). Cette interaction peut avoir une origine covalente ou non covalente, selon la classe ou le type de colorants considérés. La doctorante sera chargé de la modélisation avec des outils de la chimie quantique des propriétés optiques des colorants moléculaires, en utilisant des approches de type DFT et post-HF, et de la compréhension de la manière dont ces propriétés sont affectées par la force mécanique externe. En particulier, la doctorante étudiera comment les interactions covalentes ou non covalentes sont perturbées mécaniquement et les effets connexes sur les spectres d'émission du chromophore et des agrégats des chromophores. La doctorante sera également impliquée dans le développement de nouvelles approches théoriques, basées sur la DFT, pour la modélisation des propriétés des états excités et la description des liaisons chimiques. Une collaboration étroite avec le prof. M. Ehara (IMS, Okazaki, Japon) est prévue, concernant les approches post-HF.

This PhD thesis is a part of the Mama ERC project aimed to develop integrated computational approaches for the description and rational design of innovative mechanochromic materials, i.e. materials whose optical properties change in response to an external mechanical stimulus. This mechanochromic response will be imparted to various elastomers, thermoplastic and thermoset polymers, either by introducing dispersed chromophores into the pristine matrix or by integrating the active molecule directly into the polymer chain. The macroscopic properties, that is the change of optical response, is modulated at microscopic level by the interaction between the chromophores (or chromophoric moieties). This interaction can have a covalent or noncovalent origin, depending on the class or type of considered dyes. The PhD student will be in charge of quantum-mechanical modeling of optical properties of the molecular dyes, using DFT and post-HF approaches, and the understanding of how these are affected by the external mechanical force. In particular, the PhD student will study how the covalent or noncovalent interactions are mechanical disrupted and the related effects on the emission spectra of the chromophore and chromophore moieties. The PhD student will be also involved in the development of new theoretical approaches, based on DFT, for the modeling of excited states properties and chemical bond description. A strong collaboration with prof. M. Ehara (IMS, Okazaki, Japan) is planned, concerning post-HF approaches.