Étude à l'échelle moléculaire des propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins

As part of a project aiming to predict mechanical properties of semicrystalline polymers using multi-scale models, we did a numerical study at the molecular level during this thesis. Semicrystalline polymers are special in that they contain two phases: one crystalline and one amorphous. This makes their molecular modelling an actual scientific challenge. The interface between the phases is still not directly observable through experiment and in order to build a model of this interface, many assumptions and hypotheses are to be done. Furthermore, the length of the molecules, relaxation times associated with their dynamics and the difference of internal structure between the phases are parameters that have to be taken into consideration because of the typical scales of time and space in molecular simulation. This work is built along two axes: the construction of a molecular model for semicrystalline polymer and a review of the methods that are proposed to compute mechanical properties at the molecular scale. The originality of this work is, on the one hand, the comparative benchmark of the different computation methods, and, on the other hand, the making of a molecular model which takes explicitly in account the interface between amorphous and crystalline phases.Dans le cadre d'un projet de modélisation multi-échelle des propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins, nous avons entrepris au cours de cette thèse une étude à l'échelle moléculaire. Les polymères semi-cristallins se caractérisent par la coexistence de phases cristalline et amorphe et la modélisation à l'échelle moléculaire de ces matériaux est un défi scientifique. En effet, l'observation expérimentale d'une interface entre le cristal et l'amorphe est encore impossible. Il est donc nécessaire de réaliser des hypothèses pour la construction de cette interface. Par ailleurs, les dimensions des molécules étudiées, les temps de relaxation associés à leur dynamique et la différence de structure entre les phases constituent des difficultés supplémentaires pour la représentation aux échelles de taille et de temps de la modélisation moléculaire. Ce travail a été structuré selon deux axes de recherche : la construction d'un modèle moléculaire de polymère semi-cristallin et la validation de différentes méthodes de calcul des constantes élastiques à l'aide de la simulation moléculaire. L'originalité de ce travail a été, d'une part, la réalisation d'une étude comparative des différentes méthodes de calcul utilisées, et d'autre part, la construction d'un modèle prenant explicitement en compte l'interface entre les phases cristalline et amorphe

A study of mechanical properties of semi-crystalline polymers using molecular simulation

Dans le cadre d'un projet de modélisation multi-échelle des propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins, nous avons entrepris au cours de cette thèse une étude à l'échelle moléculaire. Les polymères semi-cristallins se caractérisent par la coexistence de phases cristalline et amorphe et la modélisation à l'échelle moléculaire de ces matériaux est un défi scientifique. En effet, l'observation expérimentale d'une interface entre le cristal et l'amorphe est encore impossible. Il est donc nécessaire de réaliser des hypothèses pour la construction de cette interface. Par ailleurs, les dimensions des molécules étudiées, les temps de relaxation associés à leur dynamique et la différence de structure entre les phases constituent des difficultés supplémentaires pour la représentation aux échelles de taille et de temps de la modélisation moléculaire. Ce travail a été structuré selon deux axes de recherche : la construction d'un modèle moléculaire de polymère semi-cristallin et la validation de différentes méthodes de calcul des constantes élastiques à l'aide de la simulation moléculaire. L'originalité de ce travail a été, d'une part, la réalisation d'une étude comparative des différentes méthodes de calcul utilisées, et d'autre part, la construction d'un modèle prenant explicitement en compte l'interface entre les phases cristalline et amorphe.As part of a project aiming to predict mechanical properties of semicrystalline polymers using multi-scale models, we did a numerical study at the molecular level during this thesis. Semicrystalline polymers are special in that they contain two phases: one crystalline and one amorphous. This makes their molecular modelling an actual scientific challenge. The interface between the phases is still not directly observable through experiment and in order to build a model of this interface, many assumptions and hypotheses are to be done. Furthermore, the length of the molecules, relaxation times associated with their dynamics and the difference of internal structure between the phases are parameters that have to be taken into consideration because of the typical scales of time and space in molecular simulation. This work is built along two axes: the construction of a molecular model for semicrystalline polymer and a review of the methods that are proposed to compute mechanical properties at the molecular scale. The originality of this work is, on the one hand, the comparative benchmark of the different computation methods, and, on the other hand, the making of a molecular model which takes explicitly in account the interface between amorphous and crystalline phases

Étude à l'échelle moléculaire des propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins

As part of a project aiming to predict mechanical properties of semicrystalline polymers using multi-scale models, we did a numerical study at the molecular level during this thesis. Semicrystalline polymers are special in that they contain two phases: one crystalline and one amorphous. This makes their molecular modelling an actual scientific challenge. The interface between the phases is still not directly observable through experiment and in order to build a model of this interface, many assumptions and hypotheses are to be done. Furthermore, the length of the molecules, relaxation times associated with their dynamics and the difference of internal structure between the phases are parameters that have to be taken into consideration because of the typical scales of time and space in molecular simulation. This work is built along two axes: the construction of a molecular model for semicrystalline polymer and a review of the methods that are proposed to compute mechanical properties at the molecular scale. The originality of this work is, on the one hand, the comparative benchmark of the different computation methods, and, on the other hand, the making of a molecular model which takes explicitly in account the interface between amorphous and crystalline phases.Dans le cadre d'un projet de modélisation multi-échelle des propriétés mécaniques des polymères semi-cristallins, nous avons entrepris au cours de cette thèse une étude à l'échelle moléculaire. Les polymères semi-cristallins se caractérisent par la coexistence de phases cristalline et amorphe et la modélisation à l'échelle moléculaire de ces matériaux est un défi scientifique. En effet, l'observation expérimentale d'une interface entre le cristal et l'amorphe est encore impossible. Il est donc nécessaire de réaliser des hypothèses pour la construction de cette interface. Par ailleurs, les dimensions des molécules étudiées, les temps de relaxation associés à leur dynamique et la différence de structure entre les phases constituent des difficultés supplémentaires pour la représentation aux échelles de taille et de temps de la modélisation moléculaire. Ce travail a été structuré selon deux axes de recherche : la construction d'un modèle moléculaire de polymère semi-cristallin et la validation de différentes méthodes de calcul des constantes élastiques à l'aide de la simulation moléculaire. L'originalité de ce travail a été, d'une part, la réalisation d'une étude comparative des différentes méthodes de calcul utilisées, et d'autre part, la construction d'un modèle prenant explicitement en compte l'interface entre les phases cristalline et amorphe

Computation of elastic constants of solids using molecular simulation: comparison of constant volume and constant pressure ensemble methods

International audienceWe compute the elastic stiffness tensor of fcc argon at 60 K and 1 bar using molecular simulation tools. Three different methods are investigated: explicit deformations of the simulation box, strain fluctuations at constant pressure and stress fluctuations at constant volume. Statistical ensemble sampling is done using molecular dynamics and Monte Carlo simulations. We observe a good agreement between the different methods and sampling algorithms excepted with molecular dynamics simulations in the (NpT) ensemble. There, we notice a strong dependence of the computed elastic constants with the barostat parameter, whereas molecular dynamics simulations in the (NVT) ensemble are not affected by the thermostat parameter

Assessing the derivation of time parameters from branched polymer coarse-grain model

International audienc

Strain induced crystallization of polymers at and above the crystallization temperature by coarse-grained simulations

International audienc

Rheological properties of polymer chains at a copper oxide surface: Impact of the chain length, surface coverage, and grafted polymer shape

International audienceWe employ a recently derived semirealistic set of coarse-grained interactions to simulate polymer brushes of cis-1,4-polybutadiene grafted on a cuprous-oxide surface within the framework of dissipative particle dynamics. We consider two types of brushes, I and Y, that differ in the way they are connected to the surface. Our model explores the impact of free polymer chain length, grafting density of the brush, and imposed shear rate on the structural and dynamic properties of complex metal oxide polymer interfaces

Copper-Catalyzed Asymmetric Conjugate Addition of Dimethylzinc to Acyl-N-methylimidazole Michael Acceptors: a Powerful Synthetic Platform

International audienceAn efficient copper-catalyzed enantioselective conjugate addition of dimethylzinc to α,β- and α,β,γ,δ-unsaturated 2-acyl-N-methylimidazoles has been achieved using a chiral bidentate hydroxyalkyl-NHC ligand. The reactions proceeded with both excellent regio- and enantioselectivity (14 examples, 87-95 % ee) to afford the desired 1,4-adducts, which were easily transformed to the corresponding aldehydes, esters, and ketones. Subsequently, this powerful methodology was therefore successfully applied in the synthesis of natural products. Furthermore, an iterative process was also disclosed leading to highly desirable 1,3-desoxypropionate skeletons (up to 94 % d.e.)

Libre accès et données de la recherche. Quelle résonance dans les SIC ?

Dans la mouvance de la science ouverte (Open Science) et du libre accès aux publications scientifique, la mise à disposition des données de la recherche (Open Research Data) est un courant récent, mais qui s’affirme de plus en plus massivement au niveau institutionnel (programmes de recherches européens H2020 ou nationaux ANR). La publication des résultats de la recherche ne suffit plus, et il faut désormais pérenniser, et dans la mesure du possible partager, les données brutes ou prétraitées collectées au cours des projets de recherche. Dans leur quotidien professionnel, les chercheurs en SIC sont particulièrement confrontés à cette évolution qui est de nature à influencer tant leurs pratiques que leurs objets de recherche. En effet, depuis la collecte des données – dont la typologie et la nature même, voire les conditions de production, restent souvent incertaines – jusqu’à leur valorisation (publication scientifique initiale, réutilisation dans des perspectives parfois très différentes, traitements divers...) en passant par des phases de description, de structuration, d’analyse, de conservation et de communication, ce sont tous les aspects du métier de chercheur en SIC qui sont questionnés : méthodologie, analyse et traitement, interprétation, diffusion, en plus du volet éthique. Ce sont ces dimensions de la recherche en sciences de l’information et de la communication que le présent numéro d’Études de communication entend aborder et questionner