Dynamique moléculaire, Canaux d'eau artificiels, Perméabilité, Membrane lipidique, Agrégation

L'accès à une eau saine pour l'agriculture et l'alimentation est un des enjeux majeurs des prochaines décennies pour l'avenir de l'humanité. Afin d'utiliser à moindre coût l'eau de mer présente en grande quantité sur la planète, les membranes actuelles de désalinisation nécessitent des améliorations technologiques. La synthèse chimique apporte des solutions biomimétiques comme les canaux d'eau artificiels pour façonner les membranes de demain. Depuis une dizaine d'années, nos collaborateurs du laboratoire de l'Institut Européen des Membranes, M. Barboiu et al. ont développé une grande variété de systèmes chimiques, à la fois capable d'auto-assemblage dans les membranes lipidiques/polymériques et égalant voire surpassant la perméabilité/sélectivité des aquaporines naturelles. Tandis que les avancées en ingénierie chimique se multiplient, les mécanismes sous-jacents de transport et de stabilité des assemblages à l'échelle nanométrique restent mal compris au niveau théorique. Dans cette thèse, nous avons utilisé des données de cristallographie et des simulations de dynamique moléculaire afin de déterminer le lien entre la structure et la perméabilité en eau d'assemblages de molécules amphiphiles. Nous avons étudié l'effet de certains paramètres de simulation comme le champ de force, la taille initiale des assemblages et l'échantillonnage des conditions initiales sur la perméabilité des canaux. Sous certaines conditions, nous avons observé la relaxation de la forme hypothétique cristalline vers une phase éponge plus désordonnée. Enfin, nous avons également caractérisé la structure des agrégats moléculaires dans les mélanges eau-éthanol afin d'explorer les mécanismes à l'origine de la dispersion des nanoparticules observée expérimentalement dans les membranes polymériques. Des prédictions sur la structure et la dynamique de ces composés pourront être vérifiées au travers d'expériences de caractérisation des matériaux.