E. Boulais, Nanomachines Lab , Département de chimie, Université de Montréal, Montréal, QC, Canada

Le développement de nouveaux matériaux capables de capter et contrôler la lumière à l’échelle nanométrique constitue un important défi technologique, stimulé par les besoins grandissants pour de nouvelles sources d’énergie renouvelable, la détection de molécules spécifiques à faible concentration et le transfert d’information optique.

En réponse à une importante pression évolutive, certains organismes vivants sont parvenus à développer des nanostructures biologiques spécifiques qui leurs permettent de finement contrôler la lumière. Par exemple, certaines bactéries photosynthétiques vivant dans des milieux où la luminosité est extrêmement faible ont développé des structures de protéine qui organisent un nombre important de molécules absorbantes dans des réseaux géométriques très précis qui assurent leur survie. Des décennies de recherche ont permis de démontrer l’importance primordiale qu’ont ces structures moléculaires sur la création et le transport efficace des excitons qui sont à la base de la photosynthèse. Développer la capacité de positionner avec une précision nanométrique des molécules photo-actives en architectures arbitraires permettrait d’adopter une stratégie similaire pour le développement de nos propres dispositifs nanophotoniques.

Dans cette présentation, je montrerai comment j’utilise non pas des protéines, mais des molécules d’ADN afin de concevoir des nouveaux matériaux auto-assemblés dont l’architecture s’inspire de la nature. Dans un premier temps, je discuterai comment le développement de modèles informatiques permet d’étudier et de réaliser l’ingénierie de nanostructures à base d’ADN qui permettent le contrôle du transport excitonique à l’échelle moléculaire. En particulier, je montrerai comment il est possible de répliquer certaines stratégies quantiques utilisées par la nature afin d’augmenter l’efficacité des photosystèmes bactériens. Dans un deuxième temps, je présenterai une méthode qui utilise les technologies à base d’ADN pour permettre la synthèse de nanostructures métalliques de géométrie arbitraires, ce qui permet le contrôle de leurs propriétés plasmoniques et ouvre la voie à de nombreuses applications.

Référence 

Boulais, E., Sawaya, N. P. D., Veneziano, R., Andreoni, A., Lin, S., Woodbury, N. W., Yan, H., Aspuru-Guzik, A. & Bathe, M. Programmed coherent couplings in an excitonic DNA circuit, Submitted.

Pan, K. ^†, Boulais, E.^†, Yang, L., & Bathe, M. (2014). Structure-based model for light-harvesting properties of nucleic acid nanostructures. Nucleic Acids Research, 42(4), 2159–2170.

Sun, W., Boulais, E., Hakobyan, Y., Wang, W. L., Guan, A., Bathe, M., & Yin, P. (2014). Casting inorganic structures with DNA molds. Science, 346(6210), 1258361.

Site web du groupe du Dr Boulais

Cette conférence est présentée par le RQMP Versant Nord du Département de physique de l'Université de Montréal et le Département de génie physique de Polytechnique Montréal.