N° 414 janvier 2017

Une théorie de la fonctionnelle de la densité moléculaire pour la solvatation dans l’eau

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Rubrique : Recherche et développement
Sous-rubrique : Prix de thèse 2015 de la division Chimie physique
Mots-clés : Solution aqueuse, théorie fonctionnelle de la densité moléculaire, soluté apolaire, argile, protéine.
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Vue de l’intérieur de la protéine lysozyme dans la représentation SURF. Les molécules d’eau visibles par cristallographie sont représentées par des sphères de différentes couleurs pour chacune des trois différentes cavités de la protéine. Les surfaces de haute densité obtenues par MDFT sont représentées par un maillage bleu et se situent à des positions en accord avec les molécules observées par cristallographie. On remarque également d’autres zones de hautes densités, celles-ci se trouvent à l’extérieur de la protéine et correspondent à la première couche de solvatation.

Une théorie de la fonctionnelle de la densité classique qui permet un traitement implicite de la solvatation en milieu aqueux est formulée. Dans cette méthode, l’énergie libre de solvatation est exprimée comme une fonctionnelle de la densité classique du solvant. La minimisation de cette fonctionnelle permet d’accéder aux propriétés énergétiques et structurales de solvatation avec une précision comparable à des calculs de dynamique moléculaire tout en étant plus rapide de trois à quatre ordres de grandeur. Cette fonctionnelle est ensuite utilisée pour étudier de petits solutés apolaires et les interactions de l’eau avec une argile et une protéine.