Nous développons des méthodologies de calcul de spectres vibrationnels infrarouge (IR) et dichroïsme circulaire vibrationnel (VCD) de systèmes fluxionnels à l’aide de simulations de dynamique classique en champs de forces polarisables. Ces spectroscopies sont des sondes très sensibles aux interactions moléculaires, en particulier aux liaisons hydrogène, et nécessitent des approches dynamiques prenant en compte les effets d’anharmonicité. Les outils développés ont été appliqués à la solvatation, par exemple des ions sulfates hydratés dans des gouttes d’eau de taille croissante [Clavaguéra2021, Thaunay2018], et l’interaction entre des phosphates et des cations divalents [Puyo-Fourtine2022], ainsi qu’à l’étude de molécules chirales en solution et en phase cristalline [LeBarbus-Debus2020].

Nous combinons une approche expérimentale portée par Anne Zehnacker (ISMO, U. Paris-Saclay) et la dynamique moléculaire pour interpréter les spectres VCD de molécules chirales en phases condensées. Ainsi, le calcul des moments dipolaires électriques et magnétiques de diverses molécules a été implémenté à l’aide du champ de forces polarisable AMOEBA dans le logiciel Tinker (thèse de Jessica Bowles [Bowles-Thèse2022, Bowles2024]). La détermination des spectres d’absorption IR et VCD à partir des trajectoires de dynamique moléculaire a été mise en œuvre et ses performances ont été évaluées par comparaison à des simulations ab initio [Bowles2023b]. Enfin, une méthode d’attribution des modes de vibration à l’aide d’une analyse des modes effectifs a été développée [Bowles2023a]. Ces travaux ouvrent la voie à la détermination du spectre VCD de systèmes chimiquement complexes en phase condensée. L’intégration du calcul VCD dans Tinker-HP est en cours avec l’équipe de développeurs (LCT, Sorbonne U.). D’autre part, dans le cadre d’une collaboration avec des expérimentateurs de l’IJCLab, les propriétés structurales et vibrationnelles des mélanges eau-liquide ionique ont été étudiées par dynamique moléculaire classique.

L’ensemble des travaux ci-dessus se rejoignent dans une nouvelle thématique portant sur la compréhension des propriétés des solvants eutectiques profonds en combinant des expériences de spectroscopie VCD avec des approches théoriques (thèse Emeline Boyer 2023).