LABORATOIRE DE PHYSIQUE THEORIQUE DE LA MATIERE CONDENSEE

 

Attention : désormais les séminaires auront lieu tous les lundis à 11h00 en salle  523 du LPTMC - Tour 12-13 

Andrej Mesaros
Cornell university

Short-ranged charge modulations in cuprates: r-space or k-space?

Electronic spatial charge modulations (CM) have been recently established as integral to the phase diagram of high-transition-temperature (high-Tc) cuprate superconductors. It is not yet understood if CM are involved in establishing high-Tc superconductivity, or are detrimental to it. The answer hinges on determining, in face of disorder, the relationship between periodicities of electronic CM and underlying lattice. Here we determine that CM are commensurate in the entire pseudogap region of Bi2Sr2CaCu2O8 phase diagram. The found commensurability points towards a strong coupling perspective on electrons, likely implying cooperation with superconductivity. We introduce a general analysis that exploits phase-sensitive measurements to find the periodicity of inhomogeneous modulations, and apply it to scanning tunneling microscopy images.
 

Kazuo Aoki

Department of Mechanical Engineering and Science
Kyoto University, Kyoto 615-8540, Japan

Nonlinear acoustic wave propagation in a rarefied gas : Numerical analysis based on kinetic and fluid equations

Nonlinear acoustic waves caused by an infinitely wide plate oscillating in its normal direction and propagating into
a semi-infinite expanse of a rarefied gas are investigated numerically on the basis of a model Boltzmann equation and
of the compressible Navier-Stokes equations with the correct temperature jump condition on the oscillating plate. The
latter condition consists of the usual temperature jump proportional to the temperature gradient normal to the
plate and the jump proportional to the velocity gradient normal to it. The long-time behavior of the solution, including
the attenuation of the waves and the creation of the acoustic stream, is obtained accurately.

Simona Cocco

LPS, ENS

Inference of interaction networks from the correlated activity of a population of variables.

I will present some inverse statistical physics approaches to extract models of the activity of a population of variables from their recorded correlated activity. I will detail two applications of these inference techniques in the domain of neuroscience and of bioinformatics: the analysis of multi-electode recordings of a population of neurons and the modeling of protein structure and functions from sequences collected in data bases.

Ruggero Cortini

LPTL

Théorie et simulations de la condensation de molécules d'ADN sous pinces optiques et magnétiques

La condensation de l'ADN est le processus par lequel une molécule d'ADN collapse sur elle-même en présence d'ions multivalents en solution. Ce phénomène, connu depuis les années '70, a reçu une grande attention en raison de son importance dans le repliement du génome des virus. Récemment, grâce à la manipulation de molécules uniques d'ADN, il est devenu possible de mesurer les courbes force-extension du système, qui donnent beaucoup d'informations sur les interactions ADN-ADN dans l'état condensé. Je présenterai les résultats de deux approches théoriques différentes de modélisation de ce système: des calculs analytiques et des simulations de dynamique moléculaire. Les premiers nous ont permis de comprendre de nouveaux aspects de la condensation de l'ADN, notamment l'importance des effets de taille finie (longueur finie de la molécule). Les simulations montrent qu'il existe au moins deux types de conformations condensées, toroïdes ou zig-zig, dont les courbes force-extension sont significativement différentes et correspondent aux mesures expérimentales. Ces résultats peuvent avoir des implications intéressantes pour la biologie des virus.

 

Damien Laage
Physico-chimie Théorique, ENS

L’eau autour des protéines: dynamique et fonction biochimique

L’eau est largement considérée comme indispensable à la vie. Afin de comprendre le rôle joué par l’eau dans la fonction biologique à l’échelle moléculaire, nous avons d’abord déterminé la perturbation induite par des protéines sur la dynamique des molécules d’eau dans leur voisinage. Alors que toutes les observations s’accordent sur le fait que la dynamique de l’eau est ralentie par rapport au bulk (voir par exemple [1]), l’amplitude et l’origine moléculaire de ce retard restent confus. En combinant des simulations numériques et des modèles théoriques validés dans des études antérieures sur des petits solutés [2], nous présentons une description moléculaire de la dynamique d’hydratation des protéines et nous mettons en évidence quelles caractéristiques des protéines gouvernent ce ralentissement [3].
Dans une étude complémentaire, nous nous intéressons à l’effet de l’eau sur le fonctionnement d’une enzyme. L’eau est souvent décrite comme un lubrifiant qui facilite les transitions conformationnelles se produisant durant la catalyse enzymatique. A travers l’étude d’une enzyme dans un solvant non-aqueux, nous évaluons la validité moléculaire de cette description.

[1] B. Halle, Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 359, 1207-1223 (2004)
[2] D. Laage, G. Stirnemann, F. Sterpone, R. Rey, J.T. Hynes, Annu. Rev. Phys. Chem. 62, 395-416 (2011).
[3] F. Sterpone, G. Stirnemann, D. Laage, J. Am. Chem. Soc. 134, 4116-4119 (2012); A.C. Fogarty and D. Laage, J. Phys. Chem. B 118, 7715-7729 (2014).