Etude théorique des surfaces à base de carbone : Adsorption des biomolécules et fonctionnalisation

Abstract

Cette étude explore les interactions entre les molécules d'acides aminés et les surfaces de carbone de type diamant (DLC). En utilisant des calculs de théorie fonctionnelle de la densité avec corrections de dispersion (DFT-D), nous avons étudié l'influence de la nature du DLC, caractérisée par son rapport sp3/sp2, sur le processus d'adsorption. Nos résultats démontrent que l'adsorption est de nature physique, principalement due à des interactions non covalentes. De plus, nous avons observé que les surfaces de DLC avec un faible rapport sp3/sp2 présentent une affinité plus élevée pour les acides aminés, suggérant des applications potentielles dans le domaine biomédical. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons exploré l'impact de la fonctionnalisation du DLC avec des groupes fonctionnels polaires (carboxyle, hydroxyle et amine) sur ses propriétés structurales, électroniques et optiques non linéaires. Les calculs DFT-D ont révélé que la fonctionnalisation modifie significativement les propriétés électroniques du DLC, notamment en réduisant la bande interdite et en augmentant la polarité de surface. Ces résultats indiquent que la fonctionnalisation du DLC ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de matériaux aux propriétés optiques et électroniques améliorées, avec des applications potentielles dans l'optoélectronique et la biomédecine.