ELYSE - le blog de chimie de Yann GUILLOU

peaceevenBiotechnology

Oct 4, 2013 (3 years and 9 months ago)

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Laboratoire de Chimie Physique
-

ELYSE

ELYSE : 3 opérations de recherche


-

Photolyse et radiolyse en milieu condensé,

Mehran MOSTAFAVI


-

Arc en Ciel,

Christophe JOUVET


-

LOLITA,

Fabienne MEROLA


Lasers of ELYSE

Y:VO
4

532 nm, 4,50 W

Oscillateur Ti:Sa 790 nm

78,9 MHz, 4 nJ, 90 fs

Etireur 250 ps

Amplificateur Régénératif

1 kHz, 1,2 mJ

Compresseur 1

Photolyse 110 fs

Compresseur 2

Radiolyse

Nd:YLF 527 nm

8,6 W, 1 kHz

Photolyse femtoseconde

Arc en ciel

Radiolyse

790 nm, 110 fs,

1 mJ, 950 Hz

790 nm, 110 fs,

1 mJ, 50 Hz

Photolyse
femtoseconde

en solution

Expérience de type «

pompe
-
sonde

»
d’absorption transitoire

Mehran MOSTAFAVI, Isabelle LAMPRE

Premier montage réalisé avec le laser d’Elyse

Début du montage : 2000

Première expérience : 2001

Principe de
l’expérience

Impulsion

«

pompe

»


Impulsion

«

sonde

»


Echantillon

D
L

t=
D
L/c

LS

M

M

M

M

M

Détection

M: miroir ; LS : lame séparatrice

I
0
s
(
l
,t)

I
0
ref
(
l
,t)

I
1
s
(
l
,t)

I
0
ref
(
l
,t)

I
1
s
(
l
,t)

I
0
ref
(
l
,t<
0
)

I
1
s
(
l
,t<
0
)

D
A(
l
,t)

=

log

-

log

LS

M

M

Montage
expérimental

CCD

Spectromètre

L

Jet

L

Ligne

à retard

optique

motorisée

395nm

264 nm

LS

LS

5%

L

L

Télescope

M

GSH

GTH

Continuum de

lumière blanche

450

-

750

nm

Disque de silice
tournant

L

L

λ/2

Cristaux
doubleur
tripleur

790 nm 110 fs

800 µJ 1 kHz

Filtre


Phénomènes
photoinduits étudiés

E (eV)

continuum

e
-
sol

Émission

stimulée

Molécule M (soluté ou solvant)

4,7 eV

4,7 eV

Excitation

Ionisation

S
0

S
1

S
2

S
n

M
+

+ e
-

Excitation

3,1 eV

Absorption

S
1

S
n

Transient absorption measurement by CCD camera

Thèmes de
recherche



Dynamique

de

solvatation

de

la

Coumarine

153

dans

des

mélanges

de

solvants


Collaboration

:

W
.

Jarzeba,

Krakow,

Pologne



Dynamique

de

solvatation

et

réactivité

de

l’électron

généré

par

photo
-
ionisation

du

solvant



Collaboration

:

S
.

Pommeret,

CEA/Saclay,

Y
.

Katsumura,

Tokyo,

Japon


Coll
.

intra
-
LCP,

CTh

:

P
.

Pernot



Solvatation

de

l’électron

en

solution

aqueuse

en

présence

de

sels



Coll
.

intra
-
LCP,

TESMaC,

CTh

:

A
.

Boutin,

I
.

Demachy
-
Vacus,

P
.

Archirel



Etude des transferts d’électrons et d’énergie au sein de
complexes mixtes organiques
-
inorganiques


Coll
.

intra
-
TEMiC

:

L
.

Ruhlmann



Etude

des

états

excités

d’hétéropolyanions


Coll
.

intra
-
TEMiC

:

L
.

Nadjo,

B
.

Keita



Etude de systèmes pour la limitation optique


Coll. intra
-
TEMiC : H. Remita


Publications



“Preferential solvation of coumarin 153


the role of hydrogen bonding”

R. Krolicki, W. Jarzeba, I. Lampre, M. Mostafavi,
J. Phys. Chem. A

106
, 1708 (2002)




“Hydrogen Bonded Complexes of Coumarin 153”


R. Krolicki, W. Jarzeba, B.

Soroushian, I. Lampre, M. Mostafavi,
Bull. Pol. Acad. Sci.,
Chem.

50
, 435 (2002)



“Solvation dynamics of electron in ethylene glycol at 300 K”

B. Soroushian, I. Lampre, S. Pommeret, M. Mostafavi in
Femtochemistry and
Femtobiology: Ultrafast Events in Molecular Science
, M. M. Martin and J. T. Hynes eds.
(Elsevier), 2004, p. 241



“Formation and geminate recombination of solvated electron formation upon two
-
photon
ionisation of ethylene glycol”

B. Soroushian, I. Lampre, P. Pernot, V. De Waele, S. Pommeret, M. Mostafavi,
Chem. Phys.
Lett
.
394
, 313 (2004)




“First observation of electron paired with divalent and trivalent non
-
reactive metal
cations in water”

J. Bonin, I. Lampre, B. Soroushian, M. Mostafavi,
J. Phys. Chem. A

108
, 6817 (2004)




“Absorption spectrum of the hydrated electron paired with nonreactive metal cations”

J. Bonin, I. Lampre, M. Mostafavi,
Radiat.
Phys. Chem.

74
, 288 (2005)



“Solvation dynamics of electron produced by two
-
photon ionisation of liquids polyols. I.
Ethylene glycol”

B. Soroushian, I. Lampre, J. Bonin, P. Pernot, S. Pommeret, M.

Mostafavi,
J. Phys. Chem. A

110
, 1705 (2006)

Y:VO
4

532 nm, 4,50 W

Oscillateur Ti:Sa 790 nm

78,9 MHz, 4 nJ, 90 fs

Etireur 250 ps

Amplificateur Régénératif

1 kHz, 1,2 mJ

Compresseur 1

Photolyse 110 fs

Compresseur 2

Radiolyse

Nd:YLF 527 nm

8,6 W, 1 kHz

Photolyse femtoseconde

Arc en ciel

Radiolyse

790 nm, 110 fs,

1 mJ, 950 Hz

790 nm, 110 fs,

1 mJ, 50 Hz

But: proposer une méthode de fragmentation des peptides


induisant des fragmentations différentes et sélectives



très semblable aux molécules neutres:


même état électronique fondamental (singulet)


la première transition optique est du type
pp
-
pp*

(UV
~
4.5 eV)



combiner laser et spectrométrie de masse:



photon : contrôle de l’énergie en excès (voie d’entrée)



SM : détection des fragments révèle des processus non radiatif



(voie de sortie)


Particule isolée: propriété intrinsèque sans effet du solvant



chargée: facile à détecter par spectrométrie de masse

complémentaire / expériences de collisions (CID)




/ expériences de fluorescence (radiatif)


Photofragmentation

Pourquoi étudier des molécules protonées isolées?

Electrospray pulsé, laser et SM

Pulsed HV

Extraction

TOF 2

tof
2
=0

Lens

TOF 1

tof
1
=0

exit lens

hexapole

bias

2 torr

130 mtorr

2


10
-
4

torr

1 atm

Exit

Lens

Electrospray

Capillary

Hexapole

Ion guide/trap

Mass 161

130

140

150

160

140

160

mass

Photofragmentation de tryptamine protonée @ 266 nm

132 & 144

Fragment type
Conversion interne

Perte

NH
3

Perte H

160, 130 & 131

Fragments @ radical
cation

Diminution induite

par absorption UV

croisement
ps*

/ S
0

: rapport de branchement perte H/ conversion interne




50%
-
50% d’après le spectre de masse

couplage

pp* / ps*
: durée de vie
pp*

Transfert d’électron du cycle aromatique vers le NH
3
+

ps*

état dissociatif suivant la coordonnée NH du
groupement amino protoné

Processus non radiatif dans TrypH
+

Perte H

Recombinaison


atome H

IC

ps
*

pp
*
=
p
0

RI CC2 Turbomole

N : aug
-
cc
-
pVDZ

C,H: SV (P)

durée de vie
pp*
㼠㨠⁥硰x敮捥c晳⁰潭灥⽳潮摥
=
chaque fragment est analysé en fonction du délai pompe/sonde

Fragments perte H :

t

= 250 fs et plateau

m/z= 160

m/z= 131

m/z= 130

-
2000

0

2000

4000

6000

8000





delay 266/800nm (fs)











diminution

gain

Tryp….H
+

Tryp
+
…H

pp*
=
ps*

ㄶㄠ
T特灈
+

130

131

160

Tryp
+

Effet du 800nm : apport d’énergie

+ énergie => + fragments

S
tot

> 0 pour fragments secondaires

S
tot

< 0 pour fragment primaire

130

140

150

160

140

160

mass

Signal ion

h
n=

800nm

+

S
tot

=

Collaborations internationales


Séoul (programme STAR)


Institut Pasteur


Dr. Regis Grailhe



Bayreuth (programme Marie Curie)


Univ. of Bayreuth, Dept Structural Biology/Bioinformatics


Prof. M. Ullmann, Dr. E. Bombarda



Moscou (programme ARCUS)


Institut Lebedev


Dr. T. Syreschikova


Institut de Physico
-
Chimie Médicale


Prof. G. Dobretsov, Dr. S. Gularian

Publications ARC EN CIEL

.

H. Kang, C. Jouvet, C. Dedonder
-
Lardeux, S. Martrenchard, G. Grégoire, C. Desfran
çois, J
-
P.
Schermann, M. Barat and J.A. Fayeton

Phys. Chem. Chem. Phys. 6 (2004) 2628.


C. Jouvet, H. Kang, C. Dedonder
-
Lardeux, S. Martrenchard, C. Charrière, G. Grégoire, C.
Desfrançois, J
-
P. Schermann, M. Barat and J.A. Fayeton

J. Chem. Phys. 122 (2005) 84307


H. Kang, C. Jouvet, C. Dedonder
-
Lardeux, S. Martrenchard, G. Grégoire, C. Desfrançois, J
-
P.
Schermann, M. Barat and J.A. Fayeton.

Phys. Chem. Chem. Phys. 7 (2005) 394


H. Kang, C. Dedonder
-
Lardeux, C. Jouvet, G. Grégoire, C. Desfrançois, J.
-
P. Schermann, M.
Barat, and J. A. Fayeton.

J. Phys. Chem. A , 109

(
2005) 2417.


H. Kang, C. Dedonder
-
Lardeux, C. Jouvet, C. Desfrançois, D. Onidas, V. Lepere and J.A.
Fayeton

Phys. Chem. Chem. Phys., 2006, 8, 122
-

128


Norihiro Tsuji, Shun
-
ichi Ishiuchi, Makoto Sakai, Masaaki Fujii, Takayuki Ebata, Christophe
Jouvet and Claude Dedonder
-
Lardeux.

Phys. Chem. Chem. Phys., 2006, 8, 114
-

121



Research Team

:


M. Mostafavi, J.L. Marignier, V. De Waele, I. Lampre, H. Remita, S.
Sorgues, J. Belloni



Engineer staff


:


H. Monard, J.P. Larbre, F. Gobert, A. Demarque, M. Lourseau

Picosecond radiolysis

and femtosecond photolysis

Installations de radiolyse picoseconde dans le monde

Projet

Existant

Quelques Dates


1997

-

1er Comité de pilotage, choix:
accélérateur photo
-
déclenché
, achat du laser


1998

-

choix du pour réalisation de l

’accélérateur


installation laser



1999

-

choix de l

’entreprise ETPI pour la réalisation du bâtiment


2000

-

début des travaux de construction du 349


création du



2001

: réception du bâtiment,
déménagement
accélérateur
et
laser

au 349


2002

:
premier faisceau



9 MeV


2003

: obtention 5 ps


2 nC


2004 : installation des systèmes de détections


2005 : première mesures et accès à l’accélérateur




LASER

Electron
Accelerator

Photolysis

Radiolysis

1000 impulsions / second

50 impulsions / second

electrons

photons

795 nm

ultraviolet

950 impulsions / second

50 impulsions / second

T

P

c

c

Laser triggered electron accelerator

Laser

3
w

Accelerator


Pulse length


7 ps


Charge


1 nC


Energy 4 to 9 MeV


Repetition Rate


50 Hz


Energie Dispersion


2,5 %


Spot Diameter


2 à 20 mm

Accelerator build and installed (SERA)

Pulse characteristics

Pulse
-
Probe

Detection System



Pulse
-
probe measurements

Picosecond absorption spectroscopy with a
streak
-
camera

High dynamics range
streak
-
camera

C7700, Hamamlatsu

RH
+

e
s
-

Dynamique de la recombinaison géminée

R
Onsager

= 50
Å

Figure 4.


Distance dependent reaction

Réactions dans les grappes à hautes températures

Belloni, J., Monard, H., Gobert, F., Larbre, J.P., Demarque, A., De Waele, V., Lampre, I., Marignier, J.L.,
Mostafavi, M., Bourdon, J.C., Bernard, M., Borie, H., Garvey, T., Jacquemard, B., Leblond, B., Lepercq, P.,
Omeich, M., Roch, M., Rodier, J. & Roux, R.
(2005)

ELYSE
-
A picosecond electron accelerator for pulse
radiolysis research. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research, Section A: Accelerators,
Spectrometers, Detectors, and Associated Equipment, 539 (3), 527
-
539.


Lampre, I., Lin, M., He, H., Han, Z., Mostafavi, M. & Katsumura, Y.
(2005)

Temperature dependence of the
solvated electron absorption spectra in propanediols. Chemical Physics Letters, 402 (1
-
3), 192
-
196.


Boutin A., Spezia R., Coudert F.
-
X. & Mostafavi M. Molecular dynamics simulations of the temperature and
density dependence of the absorption spectra of hydrated electron and solvated silver atom in water, Chem.
Phys. Let.
,

409 (4
-
6), 219
-
223,
2005
.


Lampre I., Lin M., He H., Han Z., Mostafavi M. & Katsumura Y. Temperature dependence of the solvated
electron absorption spectra in propanediols, Chem. Phys. Let
.,

402 (1
-
3), 192
-
196,
2005
.


Vincent De Waele, Dr; Sébastien Sorgues, Dr; pascal pernot, Dr; Jean
-
Louis Marignier, Dr; Hugues Monard,
Dr; Jean
-
Philippe Larbre; Mehran Mostafavi

Geminate recombination measurements of solvated electron in THF using laser
-
synchronised picosecond
electron pulse. Chem. Phys. Lett.
2006
, sous presse.


Gerard Baldacchino; Vincent De Waele; Hugues Monard; Sébastien Sorgues; Fabrice Gobert; Jean
-
Philippe
Larbre; George Vigneron; Jean
-
Louis Marignier; Stanislas Pommeret;

Mehran Mostafavi

Hydrated electron decay measurements with picosecond pulse radiolysis at elevated temperatures up to 350
°
C

Chem. Phys. Lett.
2006
, sous presse.


Jean
-
Louis Marignier, Vincent Dewaele, Sebastien Sorgues,
Fabrice Gobert; Jean
-
Philippe Larbre;;

Mehran
Mostafavi, Jacqueline Belloni.

Time resolved spectroscopy at the picosecond laser
-
triggered electron accelerator ELYSE,
Radiat. Phys. Chem.
2006
, Sous presse.


Collaborations


LuLi (Malka), Calibration des détecteurs


LOA (Marquez), Effet électro
-
optique


CEA (Pommeret), radiolyse à haute température


Bologne/Italie, (dimère de cystéine)


PSI de Polytechnique (C. Corbel), Interface


Projet Européen : Eurofel,




Constitution du PulsRadLab

L'expérience LOLITA

Imagerie et dynamique des interactions moléculaires en
cellule vivante


Micro
-
spectroscopie
de fluorescence à
haute résolution
temporelle



Imagerie de
fluorescence résolue
en temps (FLIM) sous
microscope confocal


Composition de l'équipe


Fabienne Mérola DR2 CNRS


Hélène Laguitton
-
Pasquier, MCU PXI


Marie Erard, MCU PXI


Xavier Decrouy, Post Doc Nikon

Laser:

Nd
-
YVO4 pompé par diodes

532 nm

10 W

CW

laser Ti:Saph femtoseconde

700 nm
-

1000 nm

2 W

ML
@
76 MHz

extracteur de pulses (TiO2)

fréquence variable de 4 MHz à 10 kHz

SHG (LBO)

350 nm
-

490 nm

5 mW

@
3.8 MHz

THG (BBO)

234 nm
-

325 nm

1 mW

@
3.8 MHz


Déclins de fluorescence:


comptage de photons (TCSPC)


détecteur MCP
-
PMT


passeur thermostaté (50
m
L ech.)


analyse spectrale et polarisation


Traitement des données
:


moindres carrés


maximum d'entropie (Maxent Ltd)


analyse globale (P.Pernot)

LOLITA

Luminescence Observation by Laser Induced Transient Analysis

Cofinancements :

ACI CNRS, Fondation pour la Recherche Médicale, BQR Paris XI, Elyse

LSC Microscope :


NIKON TE2000 inversé


Balayage confocal C1


Micro
-
spectroscopie résolue en temps:


Connection fibrée au système TCSPC


FLIM :


Portes temporelles programmables


(système LIMO
®
)


En cours d'implantation :


Caméra haute dynamique


Excitation biphotonique


FLIM par TCSPC (Carte PicoQuant)


Infrastructures de microbiologie (PSM, incubateur)

LOLITA

Microspectroscopie et imagerie de durée de vie de
fluorescence (FLIM)

1

2

3

4

Gate

Lifetime (ns)

Partenariats

: Nikon France et Nikon Europe

Cofinancements :

ACI sur la NADPH oxydase (LCP, U442 INSERM), POLA, Elyse

Collaboration technique :

Institut Curie Orsay

Approches spectroscopiques des
interactions en milieu cellulaire


Photophysique des sondes fluorescentes pour
l'imagerie cellulaire


sondes dérivées de la GFP : la Cyan Fluorescent
Protein



Interactions cellulaires des sondes fluorescentes


transfert d'énergie de Förster (FRET)


physico
-
chimie du milieu cellulaire



Mécanismes moléculaires de la signalisation cellulaire


NADPH oxydase (coll. U442 INSERM, Orsay)


récepteurs couplés aux protéines G (GPCR)


facteurs de transcription

Quelques résultats marquants


Photophysique complexe de la Cyan
Fluorescent Protein




Laguitton
-
Pasquier et al,

en préparation







Interactions des sous
-
unités d'un canal
potassique cardiaque (Kv1.5)


Erard et al,

en préparation



Collaborations nationales


Orsay


U442 INSERM


Oliver Nüsse, Laurent Combettes, Jean
-
Pierre Mauger


Institut Curie (Plateforme d'Imagerie)


Fabrice Cordelières


IGM Orsay


Michel Jacquet



Paris


Institut Pasteur Paris


Regis Grailhe, Jean
-
Pierre Changeux



U621 INSERM (Pitié
-
Salpétrière)


Nathalie Neyroud, Stéphane Hatem



UFR Médicale des Saints Pères (IFR 95)


D. Segretain



INRA, Jouy en Josas)


Institut NOPA


Edith Pajot, Guenhael Sanz



Projets


CHU Kremlin Bicêtre (IFR 93)


Anne Mantel, Marc Lombes


Micheline Misrahi, Olivier Lahuna



CHU Paul Brousse (IFR 89)


Claude Boucheix

Publications



Grailhe R.,

Merola F.
, Ridard J., Couvignou S., Le Poupon
C., Changeux J.P. &
Laguitton
-
Pasquier H.

(2006)
"Monitoring protein interactions in the living cell through the
fluorescence decays of the Cyan Fluorescent Protein",
ChemPhysChem
accepté
,



Demachy I., Ridard J.,

Laguitton
-
Pasquier H.
, Durnerin E.,
Valverdu G., Archirel P. & Levy B. (2005) "Cyan
Fluorescent Protein : molecular dynamics, simulations, and
electronic absorption spectrum",
J Phys Chem B
109
, 24121
-
24133.



Amatore C., Arbault S., Bonifas I., Bouret Y.,

Erard M.
,
Ewing A.G. & L.A. S. (2005) "Correlation between vesicle
quantal size and fusion pore release in chromaffin cell
exocytosis",
Biophysical Journal
88
, 4411
-
4420.


Centre ELYSE CLIO


Accord CNRS/Ministère


TGE/TGI


Direction LCP et deux bureaux de gestion


2006
--
2009


Deux installations dans des phases d’exploitation
très différentes,


Synergies scientifiques aussi bien entre les
chercheurs et enseignants
-
chercheurs permanents
de CLIO et d’ELYSE qu’entre communautés
d’utilisateurs

: rapprochements thématiques
(électrochimie, physico
-
chimie de biomolécules,
spectroscopies…), apport de nouvelles techniques
aux recherches menées à ELYSE, etc.


L’objectif de ce centre est de s’ouvrir sur la
communauté internationale en particulier au
niveau européen.

Centre ELYSE CLIO


Personnel en 2006,



12 chercheurs CNRS




6 universitaires




12 ITA CNRS



2 personnels IATOS.



Gestion mutualisée des services

communs, 6,5 emplois équivalents

temps plein (dont 6 CNRS).


Centre ELYSE CLIO


un comité de pilotage

composé de 4 membres

: 2
CNRS et 2 Ministère dont 1 Université Paris
-
sud
11.



un comité scientifique indépendant
, composé
pour moitié de représentants étrangers.



un comité de programme commun

CLIO
-
ELYSE
. CLIO est doté d’un comité. Il sera élargi
pour être commun au centre ELYSE/CLIO.

Centre ELYSE CLIO