Étude comparative de l'influence des liaisons halogènes et des ponts H sur les propriétés physicochimiques des cristaux organiques isomorphes

 

Pierre Baillargeon

Cégep de Sherbrooke

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme de recherche pour les chercheurs de collège

Concours 2018-2019

Pour réaliser la conception rationnelle de nouveaux matériaux ou pour améliorer leurs performances, il est avantageux et parfois même nécessaire d'accroître notre compréhension du lien entre la nature des interactions entre les molécules au sein du matériau et les propriétés physicochimiques résultantes.

Le projet de recherche vise à établir des corrélations entre les propriétés physicochimiques de cristaux isomorphes, c'est-à-dire des cristaux de nature légèrement différente, mais ayant une organisation structurale (position des atomes) relativement similaire dans le réseau cristallin. La nature des molécules qui composent nos cristaux ne diffère que d'un seul atome H, impliqué dans un pont H, qui est remplacé par un atome d'halogène X (X=Cl, Br, I), impliqué dans une interaction halogène. Nos précédentes études nous ont permis de développer la méthode pour fabriquer et caractériser par analyse structurale par diffraction des rayons X des cristaux isomorphes de DiAcétylènes (DA) et de haloDiAcétylènes (haloDA) ayant respectivement des interactions ponts H (CC-H…O) ou des liaisons halogènes (CC-X…O). Nous comptons à présent mettre à profit cette expertise pour révéler l'impact de la présence respective de ces ponts H ou de ces liaisons halogènes sur les propriétés des matériaux.

Des propriétés générales comme la densité, la température de fusion et la stabilité des cristaux seront à l'étude, mais également des propriétés plus spécifiques dans les domaines de la Génération de Seconde Harmonique (GSH) et de la formation des PolyDiAcétylènes (PDA). Ce projet implique de ce fait des retombées en ce qui a trait à l'obtention d'outils additionnels pour réaliser le design rationnel par ponts H ou par liaisons halogènes : 1-de nouveaux cristaux pour l'optique non linéaire (particulièrement la GSH) 2-de nouveaux polymères de type PDA. 

Qui plus est, à ce jour, la cristallographie et la liaison halogène sont des sujets relativement méconnus dans le réseau collégial, malgré l'importance de ceux-ci par exemple au niveau du design de nouveaux médicaments. Nos activités de diffusion (colloque AQPC, site Web vulgarisé, etc.) permettront de faire connaître ces thématiques. Du point de vue de la formation, le projet permettra d'impliquer environ 30 étudiants et étudiantes du Cégep par année dans les activités de recherche. Éventuellement, des étudiants en maîtrise seront aussi impliqués via d'autres sources d'appui financier. En effet, je suis membre du regroupement stratégique du Centre Québécois sur les Matériaux Fonctionnels (CQMF/QCAM) et je compte, advenant l'obtention de la subvention, faire un appel de projet collaboratif avec un autre membre (le Pr.Soldera) afin de pouvoir engager un étudiant gradué qui pourra participer activement à ce projet. 

Finalement, le projet permettra de réaliser un échange d'expertise Canada-Belgique, car nous collaborons en effet avec le professeur Benoit Champagne, expert de réputation internationale dans le domaine des calculs théoriques sur les matériaux pour l'optique non linéaire.