Conception assistée par ordinateur d'agents polarisants pour la RMN
Publié par Redbran le 22/02/2019 à 14:00
Source: CEA
Des chercheurs de l'Inac proposent une nouvelle famille d'agents polarisants très efficaces pour la RMN couplée à la polarisation dynamique nucléaire. Des simulations numériques les ont aidés à concevoir des biradicaux asymétriques à base de nitroxydes (NO.), associant un radical dérivé de la pipéridine* et un autre, dérivé d'un pyrrole*.

La polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la polarisation est le fait d'appliquer une tension pour...) dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) (Dynamic Nuclear Polarization, DNP) permet d'exacerber la sensibilité de l'analyse chimique par résonance magnétique nucléaire (La résonance magnétique nucléaire est une technique de spectroscopie appliquée aux particules ou ensembles de particules atomiques qui ont un spin nucléaire non nul.) (RMN), grâce à un transfert de polarisation électron-noyau. Cette technique, associée à un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une...) élevé, est en passe de révolutionner la spectroscopie RMN de l'état solide, aussi bien en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants...) qu'en science des matériaux (La science des matériaux regroupe les domaines qui étudient la matière qui constitue les objets. Cela va des roches (en géologie) aux métaux en...), sous réserve de la disponibilité (La disponibilité d'un équipement ou d'un système est une mesure de performance qu'on obtient en divisant la durée durant laquelle...) de molécules polarisantes suffisamment efficaces.

Les chimistes de l'Inac et leurs collaborateurs ont développé des outils de simulations avancées, permettant de relier la structure de la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière...) polarisante à son efficacité DNP. Ils les ont appliqués à des molécules composées de deux cycles radicalaires. Grâce à leurs simulations, ils ont pu contraindre la distance et l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) relative entre les deux cycles. Ils ont pu également peaufiner les caractéristiques de cette famille d'agents polarisants, baptisée AsymPol. Ils ont ainsi ajouté une liaison double C=C dans le cycle en C5 pour en améliorer la rigidité, remplacé les méthyles (CH3) par des groupements cycliques pour ralentir la relaxation des spins électroniques ou encore introduit des phosphates pour augmenter la solubilité des molécules dans l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.).

Des études expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de recherche basées sur des...) et théorique approfondies montrent que deux membres de cette famille offrent des gains en sensibilité substantiels, tant à 9,4 qu'à 18,8 teslas. Leur efficacité et leur robustesse ont été en particulier observées en analysant la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) à haute résolution d'un important catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs et n'apparaît donc pas dans...) industriel, à 18,8 teslas.

Ce travail met en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...) le rôle essentiel des simulations numériques dans la conception d'agents polarisants.

Notes:
*Pipéridine: C5H11N
*Pyrrole: C4H4NH


Références

Computationally Assisted Design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux impératifs d'une production...) of Polarizing Agents for Dynamic Nuclear Polarization Enhanced NMR: The AsymPol Family, J. Am. Chem. Soc.
Page générée en 0.016 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique