Introduire l’étudiant chimiste à un domaine de recherche et de développement qui lui demandera de s’éloigner considérablement de ses territoires connus. L’Imagerie Moléculaire d’un espèce vivante englobe à peu près six “modalités” qui se distinguent fondamentalement par les phénomènes physiques dont ils dépendent. L’étudiant en chimie est doucement amené à saisir les enjeux différents, et ainsi comprendre les conceptions moléculaires utilisées dans l’exercice de ces modalités afin d’établir le lien entre le métabolite biologique d’intérêt et le signal physique repéré et utilisé pour construire l’image. Cette UE, proposée conjointement par le M2 SdM Chimie de l'ENS de Lyon et le M2 SOCBM de l'UCBL se déroule sur le campus de La Doua, pour des raisons liées à son positionnement dans l'emploi du temps.

La chimie radicalaire s'intéresse à la réactivité d'espèces à spins non appariés. La configuration en couche ouverte confère une réactivité particulière à ces espèces, que les chimistes se sont attachés à comprendre et utiliser. En effet, les radicaux sont à la base de nombre de processus biologiques, de la combustion, de la chimie interstellaire et ils sont utilisés dans des domaines aussi vastes que la synthèse organique, la synthèse de polymères ou encore les matériaux pour le stockage d'information ou les sondes.

La chimie des hétéroéléments (soufre, sélénium, phosphore, silicium) sera introduite en se basant sur leurs propriétés (électronégativité, polarisabilité, ….) puis se poursuivra par leurs utilisations en synthèse organique à travers différents exemples (synthèse totale, chimie médicinale,….) (intervenant: Benoît Joseph). L’importance du fluor en chimie organique sera également abordée et les principales méthodes de synthèse par fluoration nucléophile et électrophile exposées et discutées (intervenant: Thierry Billard)

Les réactions de synthèse classiques et nouvellement développées des composés hétérocycliques à 5 atomes (furane, pyrrole et thiophéne) et des composés azotés hétérocycliques tels que la pyridine, la quinoléine, l’isoquinoléine et l’indole seront exposées. Parallèlement, la réactivité de ces hétérocycles sera étudiée soit pour introduire de nouvelles fonctions ou soit pour accéder à des molécules douées de propriétés biologiques ou autres.

Cette unité d’enseignement couvrira l’analyse  molécules complexes, la construction des liaisons et motifs structuraux clés à l'aide de réactions classiques, et le contrôle des éléments stéréogènes. Les concepts clés de la synthèse multi-étapes (analyse rétrosynthétique et outils pour la synthèse de produits naturels en série acyclique, cyclique et polycyclique) seront présentés et illustrés par des cas d’étude

La science des sucres classiquement liée à leur rôle dans l'alimentation, les structures biologiques et la structure des acides nucléiques, a évolué considérablement. Nous discuterons de nouvelles opportunités pharmaceutiques qui se présentent en conséquence. A travers des exemples récents, nous étudierons les aspects synthétiques, pharmacologiques, et biologiques de ces applications.

Les avancées des méthodes quantiques (théorie de la fonctionnelle de la densité notamment) permettent aujourd’hui d’explorer la réactivité de systèmes catalytiques complexes (hétérogènes ou homogènes) utilisés industriellement ou susceptibles de l’être. Le cours illustre comment les approches quantiques modernes permettent :de comprendre la réactivité par le calcul de propriétés catalytiques ; d’aider à l’interprétation de résultats expérimentaux ; de prédire des propriétés clefs pour optimiser de nouveaux catalyseurs. Le cours abordera de nombreuses études de cas illustrant des systèmes d’intérêts industriels : surfaces de métaux, d’oxydes, sulfures, zéolithes, agrégats métalliques supportés, systèmes organométalliques… et réactions associées d’hydrogénation, hydrogénolyse, désulfuration, isomérisation, craquage, oligomérisation, …

This course explores how we solve determine the structures of materials, and how can we link these features to the properties of the material when used in a particular device, e.g. battery, catalyst, solid-state light.  ‘Structure’ is a complex concept in the area of materials chemistry, comprising different aspects such as long-range structure, local structure, surfaces, particle morphology, dynamics, etc.  As such, no single technique is able to tell us everything we need to know about the structure of a given material, and we must employ a whole battery of different methods, such as X-ray diffraction, electronic microscopy, solid-state NMR, X-ray absorption spectroscopy, etc.  Here, we look at what these different methods tell us about the structure, and how we can piece together all the information to give us a complete, unified picture of what the structure of a particular material is.  Finally, we take this information, and use it to understand how the material works, and why it fails when used in a particular device.

The final part of the course comprises a series of case studies taken from recent scientific literature in areas including energy storage, hydrogen storage, solid-state lighting.

Le cours aborde les problématiques d’interaction lumière-matière et les conséquences en termes de propriétés et applications. L’accent est particulièrement mis sur les concepts d’architecture moléculaire en lien avec les propriétés optiques ainsi que le design et l’optimisation de matériaux optiques (organiques, inorganiques, hybrides). Parmi les propriétés abordées en détail, aussi bien au niveau fondamental qu’appliqué, nous pouvons citer les phénomènes d’absorption, les propriétés de luminescence, et l’ensemble des phénomènes en relation avec l’optique non-linéaire (quadratique et cubique) avec une approche multiéchelles, des aspects moléculaires, nanométriques et macroscopiques. Le programme du cours s’articulera autour de l’importance des relations structures/propriétés dans l’ensemble des systèmes pour l’optique à travers de nombreuses applications (Lasers, limiteurs optiques, afficheurs d’écrans, micro-fabrication, imagerie médicale…).

Introduire l’étudiant chimiste à un domaine de recherche et de développement qui lui demandera de s’éloigner considérablement de ses territoires connus. L’Imagerie Moléculaire d’un espèce vivante englobe à peu près six “modalités” qui se distinguent fondamentalement par les phénomènes physiques dont ils dépendent. L’étudiant en chimie est doucement amené à saisir les enjeux différents, et ainsi comprendre les conceptions moléculaires utilisées dans l’exercice de ces modalités afin d’établir le lien entre le métabolite biologique d’intérêt et le signal physique repéré et utilisé pour construire l’image. Cette UE, proposée conjointement par le M2 SdM Chimie de l'ENS de Lyon et le M2 SOCBM de l'UCBL se déroule sur le campus de La Doua, pour des raisons liées à son positionnement dans l'emploi du temps.

Nuclear magnetic resonance (NMR) is a key technique for elucidating the structure and dynamics of systems found in a range of applications in chemistry, materials science, and biology.  In this course, we will explore many of these applications.  There are six sessions, each given by a specialist in a particular area of magnetic resonance, who is based at the CRMN.  Each session comprises a lecture on the topic, followed by a practical session on one of the NMR spectrometers.

Le cours aborde les problématiques d’interaction lumière-matière et les conséquences en termes de propriétés et applications. L’accent est particulièrement mis sur les concepts d’architecture moléculaire en lien avec les propriétés optiques ainsi que le design et l’optimisation de matériaux optiques (organiques, inorganiques, hybrides). Parmi les propriétés abordées en détail, aussi bien au niveau fondamental qu’appliqué, nous pouvons citer les phénomènes d’absorption, les propriétés de luminescence, et l’ensemble des phénomènes en relation avec l’optique non-linéaire (quadratique et cubique) avec une approche multiéchelles, des aspects moléculaires, nanométriques et macroscopiques. Le programme du cours s’articulera autour de l’importance des relations structures/propriétés dans l’ensemble des systèmes pour l’optique à travers de nombreuses applications (Lasers, limiteurs optiques, afficheurs d’écrans, micro-fabrication, imagerie médicale…).

This course explores how we solve determine the structures of materials, and how can we link these features to the properties of the material when used in a particular device, e.g. battery, catalyst, solid-state light.  ‘Structure’ is a complex concept in the area of materials chemistry, comprising different aspects such as long-range structure, local structure, surfaces, particle morphology, dynamics, etc.  As such, no single technique is able to tell us everything we need to know about the structure of a given material, and we must employ a whole battery of different methods, such as X-ray diffraction, electronic microscopy, solid-state NMR, X-ray absorption spectroscopy, etc.  Here, we look at what these different methods tell us about the structure, and how we can piece together all the information to give us a complete, unified picture of what the structure of a particular material is.  Finally, we take this information, and use it to understand how the material works, and why it fails when used in a particular device.

The final part of the course comprises a series of case studies taken from recent scientific literature in areas including energy storage, hydrogen storage, solid-state lighting.

Les avancées des méthodes quantiques (théorie de la fonctionnelle de la densité notamment) permettent aujourd’hui d’explorer la réactivité de systèmes catalytiques complexes (hétérogènes ou homogènes) utilisés industriellement ou susceptibles de l’être. Le cours illustre comment les approches quantiques modernes permettent :de comprendre la réactivité par le calcul de propriétés catalytiques ; d’aider à l’interprétation de résultats expérimentaux ; de prédire des propriétés clefs pour optimiser de nouveaux catalyseurs. Le cours abordera de nombreuses études de cas illustrant des systèmes d’intérêts industriels : surfaces de métaux, d’oxydes, sulfures, zéolithes, agrégats métalliques supportés, systèmes organométalliques… et réactions associées d’hydrogénation, hydrogénolyse, désulfuration, isomérisation, craquage, oligomérisation, …

The first half of this course can be taken as a stand-alone course "CHIM5110 Computational Chemistry - 3 ECTS".

This course covers advanced methods in computational chemistry, through lectures and computational lab sessions by specialists:
- post-Hartree-Fock methods describing electron correlation, namely perturbation and coupled-cluster methods (8h),
- hybrid QM/MM quantum-classical simulation (5h),
- energy decomposition using Symmetry Adapted Perturbation Theory (5h).