Comprendre la sensitvité du pas helicoïdal des materiaux chiraux – UPSCALE

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.