FR2947659A1

FR2947659A1 - Atoms e.g. hydrogen atoms, simulating module for realizing three-dimensional structural model in e.g. scientific research application, has magnetic device cooperating with another magnetic device of another module

Info

Publication number: FR2947659A1
Application number: FR0954631A
Authority: FR
Inventors: Christian Jelsch
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2011-01-07

Abstract

The module (5) has a magnetic device e.g. magnet (AH1), cooperating with another magnetic device of another module for simulating a chemical connection of atoms (H1, H2). The former magnetic device controls rotation of the latter module around a simulated connection axle, where magnetic force of the former magnetic device simulates rigidity and/or angular energetic diagram of the chemical connection. The former magnetic device is oriented toward an outer side of the former module.

Description

MODELE TRIDIMENSIONNEL DE STRUCTURE MOLECULAIRE THREE-DIMENSIONAL MODEL OF MOLECULAR STRUCTURE

Domaine technique L'invention concerne les techniques de représentation scientifiques visuelles et se 5 rapporte plus précisément à un modèle tridimensionnel de structure moléculaire. L'invention trouve une application notamment dans les recherches scientifiques, dans l'enseignement pour la représentation dans l'espace des structures moléculaires ou dans les jouets éducatifs. TECHNICAL FIELD The invention relates to visual scientific representation techniques and relates more specifically to a three-dimensional model of molecular structure. The invention finds application particularly in scientific research, in teaching for the spatial representation of molecular structures or in educational toys.

10 Technique antérieure Les modèles tridimensionnels connus, les plus proches de l'invention, sont constitués de sphères à surfaces tronquées réunies entre elles par des moyens d'assemblage. La sphère atomique peut être tronquée pour former une surface plane perpendiculaire à une direction dans laquelle l'atome représenté est susceptible de former une liaison covalente à un autre atome. Les 15 moyens d'assemblage sont généralement des moyens mécaniques tels que des systèmes à encliquetage ou une tige dont les deux extrémités sont insérés dans des logements prévus à cet effet à la surface des deux sphères à relier. Les sphères sont généralement réalisées dans un matériau dur tel que du bois, un plastique ou une résine, par exemple, pour permettre, lors de la simulation des différentes conformations de la structure moléculaire à l'aide des modèles 20 tridimensionnels, de ne pas altérer les proportions correctes entre les rayons de van der Waals et les distances entre atomes. Les moyens d'assemblage sont en matière synthétique ou en métal. Des modèles de liaison hydrogène C=O...H-N avec des atomes aimantés et un atome d'hydrogène creux sont montrés par la publication Linlian Casler & Robert B. Corey. Acta Cryst. (1958). 11,448 "Magnetic hydrogen bonds for molecular models". 25 Les publications suivantes décrivent des modèles utilisant des aimants : - Taro Kihara. Acta Cryst. (1963). 16, 1119. Self-Crystallizing Molecular Models - Taro Kihara. Acta Cryst. (1966). 21, 877. Self-Crystallizing Molecular Models. II - Taro Kihara Acta Cryst. (1970). A26, 315. Self-Crystallizing Molecular Models. Il 1 30 - Taro Kihara Acta Cryst. (1975). A31, 718. Self-Crystallizing Molecular Models. IV. Revision and Conclusion - Taro Kihara & Kazuo Sakai. Acta Cryst. (1978). A34, 326,329. Self-Crystallizing Molecular Models. V. Molecular Charge Density Contours - Taro Kihara Acta Cryst. (1981). A37, 46-51. Self-Crystallizing Molecular Models. VI. 35 Geometrical Supplement - Taro Kihara Acta Cryst. (1985). A41, 556-559. Self-Crystallizing Molecular Models. VII. Plant-Virus Coat Protein. PRIOR ART The known three-dimensional models, the closest to the invention, consist of spheres with truncated surfaces joined together by assembly means. The atomic sphere may be truncated to form a planar surface perpendicular to a direction in which the represented atom is capable of forming a covalent bond to another atom. The assembly means are generally mechanical means such as snap-in systems or a rod whose two ends are inserted in housings provided for this purpose on the surface of the two spheres to be connected. The spheres are generally made of a hard material such as wood, plastic or resin, for example, to allow, during the simulation of the different conformations of the molecular structure using the three-dimensional models, not to alter the correct proportions between the van der Waals radii and the distances between atoms. The assembly means are made of synthetic material or metal. C = O ... H-N hydrogen bonding models with magnetized atoms and a hollow hydrogen atom are shown by Linlian Casler & Robert B. Corey. Acta Cryst. (1958). 11,448 "Magnetic hydrogen bonds for molecular models". The following publications describe models using magnets: - Taro Kihara. Acta Cryst. (1963). 16, 1119. Self-Crystallizing Molecular Models - Taro Kihara. Acta Cryst. (1966). 21, 877. Self-Crystallizing Molecular Models. II - Taro Kihara Acta Cryst. (1970). A26, 315. Self-Crystallizing Molecular Models. It 1 30 - Taro Kihara Acta Cryst. (1975). A31, 718. Self-Crystallizing Molecular Models. IV. Revision and Conclusion - Taro Kihara & Kazuo Sakai. Acta Cryst. (1978). A34,326,329. Self-Crystallizing Molecular Models. V. Molecular Charge Density Contours - Taro Kihara Acta Cryst. (nineteen eighty one). A37, 46-51. Self-Crystallizing Molecular Models. VI. 35 Geometrical Supplement - Taro Kihara Acta Cryst. (1985). A41, 556-559. Self-Crystallizing Molecular Models. VII. Plant-Virus Coat Protein.

Les inconvénients des modèles de structure moléculaire connus est qu'ils ne donnent pas une image réaliste des forces électrostatiques entres groupes chimiques et de toutes les possibilités d'interpénétration de deux atomes dans les liaisons hydrogène fortes. Un but de l'invention est de proposer un nouveau modèle de structure moléculaire ne présentant pas ces inconvénients. The drawbacks of the known molecular structure models are that they do not give a realistic image of the electrostatic forces between chemical groups and of all the possibilities of interpenetration of two atoms in the strong hydrogen bonds. An object of the invention is to propose a new model of molecular structure that does not have these disadvantages.

Exposé de l'invention Dans ce but, l'invention propose un nouveau module pour simuler un groupe d'atomes comprenant au moins un atome dans un modèle tridimensionnel de structure moléculaire. Le module selon l'invention comprend au moins un premier dispositif magnétique susceptible de coopérer avec un dispositif magnétique d'un autre module pour simuler une liaison chimique. SUMMARY OF THE INVENTION For this purpose, the invention proposes a new module for simulating a group of atoms comprising at least one atom in a three-dimensional model of molecular structure. The module according to the invention comprises at least a first magnetic device capable of cooperating with a magnetic device of another module to simulate a chemical bond.

Un module selon l'invention peut simuler un atome seul, ou bien un groupe d'atomes reliés par des liaisons chimiques, par exemple des liaisons covalentes ou des interactions électrostatiques, notamment de type liaison hydrogène. A module according to the invention can simulate an atom alone, or a group of atoms connected by chemical bonds, for example covalent bonds or electrostatic interactions, in particular of the hydrogen bonding type.

Dans le cas d'un module représentant une liaison covalente, un atome est représenté par une sphère tronquée, dont le rayon est proportionnel au rayon de van der Waals (par exemple 1 cm équivaut à un Angstrom). Les surfaces tronquées des sphères correspondent aux liaisons covalentes formées par l'atome. La distance entre le centre de la sphère et la surface tronquée est proportionnelle au rayon covalent de l'atome. La somme des rayons covalents de deux atomes correspond à la distance standard entre ces deux atomes. Dans le cas de liaisons doubles ou triples (plus courtes), l'on utilise les distances covalentes doubles ou triples correspondantes. Les groupes chimiques situés de part et d'autre d'une liaison covalente sont susceptibles de tourner l'un par rapport à l'autre. Le degré de liberté en rotation dépend de la nature de la liaison covalente. Certains atomes seront considérés à symétrie cylindrique (-H, -F, -Cl) et seront totalement libres en rotation. Des atomes d'azote et de carbone impliqués dans des liaisons covalentes triples sont également libres en rotation. In the case of a module representing a covalent bond, an atom is represented by a truncated sphere, whose radius is proportional to the van der Waals radius (for example 1 cm equals an Angstrom). The truncated surfaces of the spheres correspond to the covalent bonds formed by the atom. The distance between the center of the sphere and the truncated surface is proportional to the covalent radius of the atom. The sum of the covalent rays of two atoms corresponds to the standard distance between these two atoms. In the case of double or triple (shorter) bonds, the corresponding double or triple covalent distances are used. The chemical groups located on either side of a covalent bond are likely to rotate relative to each other. The degree of freedom in rotation depends on the nature of the covalent bond. Some atoms will be considered cylindrical symmetry (-H, -F, -Cl) and will be completely free in rotation. Nitrogen and carbon atoms involved in triple covalent bonds are also free in rotation.

Des liaisons covalentes simples sont susceptibles de laisser tourner les atomes de part et d'autre de la liaison avec cependant des positions angulaires favorables d'équilibre. L'énergie potentielle magnétique de ce premier dispositif magnétique reproduit l'énergie potentielle de la liaison covalente simulée en fonction de l'angle de rotation. Le groupe d'atomes élémentaire peut être une petite molécule simple et rigide (méthane CH4, eau H2O, oxygène 02, fluor F2, azote N2, HF acide fluorhydrique, HCN cyanure). Dans le cas d'atomes ou de molécules à symétrie cylindrique (comme ùH, -F, HCN), les liaisons covalentes pourront être au choix, suivant le modèle, soit rigides, soit totalement libres en rotation. Des groupes plus grands comprenant un cycle rigide tels que le benzène C6H6, l'urée, les bases de l'ADN, constituent également des modules élémentaires. Simple covalent bonds are capable of allowing the atoms to rotate on either side of the bond with, however, favorable angular positions of equilibrium. The magnetic potential energy of this first magnetic device reproduces the potential energy of the simulated covalent bond as a function of the angle of rotation. The elementary group of atoms can be a simple and rigid small molecule (methane CH4, water H2O, oxygen 02, fluorine F2, nitrogen N2, HF hydrofluoric acid, HCN cyanide). In the case of atoms or molecules with cylindrical symmetry (such as ùH, -F, HCN), the covalent bonds may be either, depending on the model, either rigid or completely free in rotation. Larger groups comprising a rigid cycle such as C6H6 benzene, urea, DNA bases, also constitute elementary modules.

Un module élémentaire dit incomplet est une fonction chimique (atome ou groupe d'atomes) destiné à former une ou plusieurs liaisons covalentes. Par exemple, les atomes -H, -F, - Cl sont une sphère tronquée pouvant former une liaison covalente. Des groupes tels que -CH3, - CF3, -OH attendent aussi une liaison covalente. Un groupe tel que -CH2-, >C=0 ou -0- peut former deux liaisons covalentes. A so-called incomplete elementary module is a chemical function (atom or group of atoms) intended to form one or more covalent bonds. For example, the -H, -F, -Cl atoms are a truncated sphere that can form a covalent bond. Groups such as -CH3, -FC3, -OH also expect a covalent bond. A group such as -CH2-,> C = 0 or -O- may form two covalent bonds.

Le module de complexité supérieure sera une petite molécule possédant une ou plusieurs liaisons covalentes susceptibles d'être en rotation : éthane H3C-CH3, méthanol H3C-OH, éthanol H3C-CH2-OH, éther méthylique CH3-0-CH3... Ils pourront être réalisés par assemblage de modules élémentaires incomplets. Des molécules beaucoup plus complexes (peptides, saccharides, lipides, alcanes, foldamères, polymères, protéines, ADN, ARN, etc...) peuvent être construites à partir de ces fragments incomplets. The higher complexity module will be a small molecule with one or more covalent bonds that can be rotated: ethane H3C-CH3, methanol H3C-OH, ethanol H3C-CH2-OH, methyl ether CH3-0-CH3 ... They can be made by assembling incomplete elementary modules. Much more complex molecules (peptides, saccharides, lipids, alkanes, foldamers, polymers, proteins, DNA, RNA, etc.) can be constructed from these incomplete fragments.

Dans un mode de réalisation, le premier dispositif magnétique est adapté pour contrôler la rotation d'un second module autour d'un axe de la liaison chimique simulée, la force magnétique de ce premier dispositif magnétique permettant de simuler la rigidité angulaire de la liaison chimique simulée. Ainsi, seules certaines positions d'un module par rapport à l'autre sont stables, de même que dans le cas d'une liaison chimique réelle. Le module comporte une face plane, le dispositif magnétique susceptible de générer une force magnétique sensiblement perpendiculaire à ladite face plane lorsqu'il interagit avec un autre dispositif magnétique. Lorsque deux modules sont associés par leurs dispositifs magnétiques respectifs, on limite ainsi à un le nombre de degrés de liberté d'un mouvement d'un module par rapport à l'autre. Les deux modules sont en appui l'un sur l'autre et les dispositifs magnétiques empêchent leur séparation. Un dispositif mécanique reliant les faces planes du dispositif magnétique de deux modules reliés empêche tout déplacement de l'autre module dans une direction perpendiculaire à l'axe de la liaison covalente. In one embodiment, the first magnetic device is adapted to control the rotation of a second module around an axis of the simulated chemical link, the magnetic force of this first magnetic device for simulating the angular rigidity of the chemical bond simulated. Thus, only certain positions of one module relative to the other are stable, as well as in the case of a real chemical bond. The module comprises a planar face, the magnetic device capable of generating a magnetic force substantially perpendicular to said planar face when it interacts with another magnetic device. When two modules are associated by their respective magnetic devices, the number of degrees of freedom of a movement of one module relative to the other is thus limited to one. The two modules are in contact with one another and the magnetic devices prevent their separation. A mechanical device connecting the planar faces of the magnetic device of two connected modules prevents any displacement of the other module in a direction perpendicular to the axis of the covalent bond.

De manière particulière, le dispositif magnétique génère un champ variable en intensité ou en polarité en fonction de la position angulaire autour de l'axe de rotation et éventuellement en fonction également de la distance à l'axe. Par exemple, la face du dispositif magnétique peut également être divisée en un nombre pair de secteurs répartis autour d'un axe perpendiculaire à la face, chaque secteur étant apte à générer un champ magnétique à l'extérieur du module selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de la liaison chimique simulée, deux secteurs adjacents générant des champs magnétiques de polarités différentes. Ainsi, lorsque deux modules sont associés par leurs dispositifs magnétiques, on favorise ou limite la rotation d'un module par rapport à l'autre à des valeurs d'angle prédéfinies. In particular, the magnetic device generates a field variable in intensity or polarity depending on the angular position around the axis of rotation and possibly also the distance to the axis. For example, the face of the magnetic device may also be divided into an even number of sectors distributed around an axis perpendicular to the face, each sector being able to generate a magnetic field outside the module in a direction substantially parallel to the axis of the simulated chemical bond, two adjacent sectors generating magnetic fields of different polarities. Thus, when two modules are associated by their magnetic devices, it favors or limits the rotation of one module relative to the other at predefined angle values.

Par exemple, un dispositif magnétique avec six secteurs identiques de polarités alternées et d'ouverture 60° chacun autorise des rotations de 120° d'un module par rapport à l'autre, les deux modules se stabilisant toujours dans une position alternée. Un dispositif magnétique avec quatre secteurs identiques de polarités alternées et d'ouverture 90° chacun autorise des rotations de 180° d'un module par rapport à l'autre. Il est 15 utilisé pour modéliser des liaisons doubles ou peptidiques par exemple. L'exemple typique est la molécule d'éthane H3C-CH3 qui a une conformation stable avec les deux groupes -CH3 en position alternée où l'énergie est minimale (angle dièdre H-C-C-H = 60 degrés). La conformation d'équilibre instable correspond aux groupes -CH3 en position éclipsée (angle dièdre H-C-C-H = 0 degrés). La rotation dans la molécule d'éthane est à symétrie ternaire, 20 une rotation de 120 degrés laissant le système invariant, ce type de fonction d'énergie peut être obtenu par un dispositif magnétique à six secteurs. Les atomes sont reliés par un dispositif mécanique de l'état de l'art, laissant les deux atomes à distance fixe, mais libres en rotation l'un par rapport à l'autre. La modulation angulaire est régie par les deux aimants. Des aimants forts auront tendance à bloquer la liaison dans une conformation favorable tandis que des aimants 25 faibles laisseront la rotation quasiment libre. La force des aimants sera ajustée de façon à reproduire la souplesse angulaire (profondeur des puits d'énergie potentielle) de la liaison covalente. Ainsi, lorsqu'on fait tourner un groupe -CH3 à la main, le mouvement rotatoire qui en résulte doit reproduire celui qui a lieu lors du choc de deux molécules d'éthane en phase gazeuse à température ambiante. Pour les liaisons covalentes à rotation souple, les aimants ne seront pas 30 en contact direct. Ceci peut être réalisé par exemple en utilisant des aimants recouverts d'une fine couche de plastique ou autre matière ou par le dispositif mécanique laissant un espace entre les deux groupes -CH3. Les liaisons simples carbone-carbone dans les alcanes présentent des fonctions d'énergie angulaire similaires. Des liaisons covalentes telles que C3C-C, F3C-C, H3C-C sont à symétrie 35 ternaire. Les liaisons de type CH2C-CCH2, C2HC-CCH2, HFCC-CCH2 présentent une symétrie quasi-ternaire. L'énergie de la liaison covalente en fonction de l'angle de rotation pourra être déterminée par des calculs quantiques où à partir des données de la littérature. Les liaisons doubles sont quasiment rigides; nous les appelons à rotation binaire bloquée. Ainsi une molécule telle que HFC=CFH est plane et ne possède pas degré de liberté en rotation, de sorte qu'il existe deux isomères cis et trans. La rotation pourra ici être bloquée soit par un dispositif mécanique, soit par deux aimants binaires forts qui se font face. Dans ce dernier cas, en exerçant une force très importante, l'on pourra cependant faire tourner la liaison covalente et la positionner dans l'autre position d'équilibre à 180 degrés. L'atome d'oxygène formant une double liaison, dans 0=C< par exemple, possède deux paires libres d'électrons qui sont dans le plan sp2 de l'atome de carbone. De ce fait, ce type d'atome d'oxygène est à rotation binaire bloquée. Les liaisons amides ou peptidiques 0=C-N entre un atome de carbone et un atome d'azote sont simples mais en résonance avec la liaison double C=0 adjacente. De ce fait, le groupe peptidique 0=C-N-H est restreint à être quasiment planaire, l'angle dièdre valant typiquement 180 degrés +/- 5 degrés dans les structures cristallines. La liaison peptidique est simulée par un dispositif magnétique à quatre secteurs ayant un jeu en rotation de typiquement 5 degrés. Des liaisons covalentes présentant des diagrammes d'énergie plus complexes en fonction de l'angle de rotation peuvent être simulées par des dispositifs magnétiques eux aussi plus complexes. Les interactions d'atomes avec des atomes de métal, dans les complexes de coordination peuvent aussi être simulées par ces dispositifs magnétiques. Dans le cas d'un atome ayant une symétrie cylindrique (-H) ou quasi cylindrique (-F, -Cl), la rotation de la liaison est simulée par un aimant à symétrie cylindrique ou par l'absence d'aimant. Les modules peuvent être reliés par un dispositif mécanique réalisant une liaison rotative, par exemple avec un tourillon et d'un système à encliquetage, pour former les liaisons covalentes manquantes. For example, a magnetic device with six identical sectors of alternating polarity and opening 60 ° each allows rotations of 120 ° of one module relative to the other, the two modules still stabilizing in an alternating position. A magnetic device with four identical sectors of alternating polarities and opening 90 ° each allows rotations of 180 ° of one module relative to the other. It is used to model double or peptide bonds, for example. The typical example is the ethane molecule H3C-CH3 which has a stable conformation with the two -CH3 groups in an alternating position where the energy is minimal (angle of repose H-C-C-H = 60 degrees). The unstable equilibrium conformation corresponds to the -CH3 groups in the eclipsed position (dihedral angle H-C-C-H = 0 degrees). The rotation in the ethane molecule is ternary symmetry, a 120 degree rotation leaving the invariant system, this type of energy function can be obtained by a six-sector magnetic device. The atoms are connected by a mechanical device of the state of the art, leaving the two atoms at a fixed distance, but free in rotation with respect to each other. The angular modulation is governed by the two magnets. Strong magnets will tend to block the bond in a favorable conformation while weak magnets will leave the rotation virtually free. The strength of the magnets will be adjusted to reproduce the angular flexibility (depth of the potential energy wells) of the covalent bond. Thus, when spinning a -CH3 group by hand, the resulting rotary motion must reproduce the one that occurs when two molecules of ethane gas phase shock at room temperature. For flexible rotating covalent bonds, the magnets will not be in direct contact. This can be achieved for example by using magnets coated with a thin layer of plastic or other material or by the mechanical device leaving a gap between the two groups -CH3. The carbon-carbon single bonds in alkanes have similar angular energy functions. Covalent bonds such as C3C-C, F3C-C, H3C-C are ternary symmetry. The CH2C-CCH2, C2HC-CCH2 and HFCC-CCH2 type bonds exhibit quasi-ternary symmetry. The energy of the covalent bond as a function of the angle of rotation can be determined by quantum calculations or from the data of the literature. Double bonds are almost rigid; we call them locked binary rotation. Thus a molecule such as HFC = CFH is flat and does not have a degree of freedom in rotation, so that there are two cis and trans isomers. The rotation here can be blocked either by a mechanical device or by two strong binary magnets facing each other. In the latter case, by exerting a very large force, it will however be possible to rotate the covalent bond and position it in the other equilibrium position at 180 degrees. The oxygen atom forming a double bond, in O = C <for example, has two free pairs of electrons which are in the sp2 plane of the carbon atom. As a result, this type of oxygen atom is locked in binary rotation. The amide or peptide 0 = C-N bonds between a carbon atom and a nitrogen atom are simple but in resonance with the adjacent C = O double bond. As a result, the 0 = C-N-H peptide group is restricted to being almost planar, the dihedral angle typically being 180 degrees +/- 5 degrees in crystalline structures. The peptide bond is simulated by a four-sector magnetic device having a rotation play of typically 5 degrees. Covalent bonds with more complex energy diagrams depending on the angle of rotation can be simulated by magnetic devices which are also more complex. The interactions of atoms with metal atoms in coordination complexes can also be simulated by these magnetic devices. In the case of an atom having a cylindrical symmetry (-H) or quasi-cylindrical (-F, -Cl), the rotation of the bond is simulated by a magnet with cylindrical symmetry or by the absence of magnet. The modules may be connected by a mechanical device performing a rotary connection, for example with a journal and a snap-in system, to form the missing covalent bonds.

Des modules attendant des liaisons covalentes doubles sont cependant aussi proposés. Un dispositif mécanique relie deux tels modules. Le blocage de la rotation entre les deux modules peut être réalisé, soit par des moyens mécaniques, soit par des aimants. Les dispositifs mécaniques des liaisons covalentes simple et double sont rendus incompatibles entre eux de façon à empêcher leur assemblage croisé (diamètres ou sections de tourillon ou systèmes d'encliquetage différents). La présence de dispositifs magnétiques sur les surfaces tronquées des modules, associée à des dispositifs standards d'assemblage mécanique permet d'associer très simplement deux modules pour former des modèles plus complexes et des molécules chimiques plus complexes.35 Dans un mode de fabrication simplifié et moins coûteux des modules, les liaisons covalentes entre atomes sont simulées par des aimants seuls, en l'absence de système d'assemblage mécanique (encliquetage, tiges...). La souplesse de la rotation (cas de la molécule d'éthane H3C-CH3) pourra, dans ce cas, être obtenue en utilisant des aimants faibles ou des aimants ayant une couche de matériau non magnétique (plastique) sur leur surface. Dans le cas d'atomes à symétrie cylindrique, on pourra faire appel à des dispositifs à aimantation multipolaire à l'échelle microscopique (feuilles magnétiques). Ces aimants plats s'attirent quelles que soient les faces mises en présence; on évite ainsi que deux atomes comme û H ou ûF ne se repoussent parce que des aimants de même polarité se font face. De plus, des aimants multipolaires (à l'échelle microscopique) de forme cylindrique présentent, à l'échelle macroscopique, une symétrie cylindrique. Par ailleurs, des dispositifs magnétiques cylindriques à aimantation multipolaire (atome ûH) attirent et peuvent donc s'apparier à des aimants ternaires (groupe ûCH3, figure 2) pour simuler, par exemple, la liaison covalente C-H. Modules waiting for double covalent bonds are however also proposed. A mechanical device connects two such modules. Blocking the rotation between the two modules can be achieved either by mechanical means or by magnets. The mechanical devices of the single and double covalent bonds are rendered mutually incompatible so as to prevent their cross-assembly (different diameters or trunnion sections or locking systems). The presence of magnetic devices on the truncated surfaces of the modules, combined with standard mechanical assembly devices makes it possible to very simply combine two modules to form more complex models and more complex chemical molecules. In a simplified method of manufacture and less expensive modules, the covalent bonds between atoms are simulated by magnets alone, in the absence of mechanical assembly system (latching, rods ...). The flexibility of the rotation (case of the molecule of ethane H3C-CH3) can, in this case, be obtained by using weak magnets or magnets having a layer of non-magnetic material (plastic) on their surface. In the case of cylindrical symmetry atoms, it will be possible to use multipole magnetization devices at the microscopic scale (magnetic sheets). These flat magnets attract whatever the faces involved; This avoids two atoms, such as H or F, from repelling each other because magnets of the same polarity face each other. In addition, cylindrical multipole magnets (on a microscopic scale) have a cylindrical symmetry on the macroscopic scale. On the other hand, cylindrical magnetic devices with multipole magnetization (H atom) attract and can therefore be paired with ternary magnets (group ûCH3, FIG. 2) to simulate, for example, the C-H covalent bond.

Le module selon l'invention permet de simuler également des interactions électrostatiques. Dans les molécules et les cristaux, les atomes non reliés par liaison covalente, interagissent entre eux par des interactions électrostatiques (liaison hydrogène, pont salin). Les charges atomiques de signes opposés s'attirent alors que les charges de même signe se repoussent. Dans un module selon l'invention, des dispositifs magnétiques représentent les charges atomiques et les doublets électroniques du groupe d'atomes susceptible d'être engagé dans une interaction électrostatique. La force magnétique d'un dispositif magnétique donne ainsi une image de la densité de charge d'un atome. Comme on le verra mieux dans les exemples qui suivront, un même module peut comprendre plusieurs dispositifs magnétiques. Chaque dispositif magnétique est susceptible de coopérer avec un dispositif magnétique d'un autre module pour modéliser une interaction non covalente de type électrostatique. La présence de dispositifs magnétiques sur ou dans les modules simulés permet de faire interagir deux ou plusieurs modules pour former des molécules ayant une structure particulière (hélice, foldamères), des complexes de molécules chimiques, des cristaux de molécules (empilement de molécules en trois dimensions). Aucun moyen d'assemblage additionnel (tige, etc...) n'est nécessaire pour ce type d'interaction. The module according to the invention can also simulate electrostatic interactions. In molecules and crystals, non-covalently bound atoms interact with each other through electrostatic interactions (hydrogen bond, salt bridge). Atomic charges of opposite signs attract while charges of the same sign repel each other. In a module according to the invention, magnetic devices represent the atomic charges and the electronic doublets of the group of atoms likely to be engaged in an electrostatic interaction. The magnetic force of a magnetic device thus gives an image of the charge density of an atom. As will be better seen in the examples which follow, the same module may comprise several magnetic devices. Each magnetic device is able to cooperate with a magnetic device of another module to model a non-covalent interaction of the electrostatic type. The presence of magnetic devices on or in the simulated modules makes it possible to interact two or more modules to form molecules having a particular structure (helix, foldamers), complexes of chemical molecules, crystals of molecules (stack of molecules in three dimensions ). No additional assembly means (rod, etc ...) is necessary for this type of interaction.

La position et la direction d'un dispositif magnétique sont choisies en fonction de la longueur et de la direction de l'interaction électrostatique modélisée lorsque deux modules sont associés. The position and direction of a magnetic device are chosen according to the length and direction of the electrostatic interaction modeled when two modules are associated.

Dans la loi de Coulomb, une force électrostatique est proportionnelle à chacune des charges ql et q2 mises en présence (d est la distance interatomique): F = q1*q2/4jcd De même, la force magnétique entre deux aimants est proportionnelle au champ magnétique B1 et B2 généré par chacun des aimants. In the Coulomb law, an electrostatic force is proportional to each of the charges q1 and q2 put together (d is the interatomic distance): F = q1 * q2 / 4jcd Similarly, the magnetic force between two magnets is proportional to the magnetic field B1 and B2 generated by each of the magnets.

L'intensité de la force d'une interaction électrostatique peut être simulée en choisissant pour les dispositifs magnétiques associés une force fonction des charges électriques à simuler. The intensity of the force of an electrostatic interaction can be simulated by choosing for the associated magnetic devices a force depending on the electric charges to be simulated.

Les aimants sont placés sous la surface sphérique des atomes de façon à reproduire le vecteur champ électrique E à la surface de l'atome. The magnets are placed under the spherical surface of the atoms so as to reproduce the vector electric field E on the surface of the atom.

Ainsi, en manipulant deux modules, on obtient une idée de l'intensité de la force électrostatique susceptible de les relier. Il est possible de distinguer finement plusieurs interactions électrostatiques dont les forces ont des intensités différentes. En choisissant des dispositifs magnétiques de force magnétique appropriée, il est ainsi possible de distinguer des liaisons hydrogène fortes avec donneur d'hydrogène O-H ou N-H par rapport à des liaisons hydrogène plus faibles avec donneur C-H. L'aimant représentant la charge positive de l'atome d'hydrogène est fonction de la charge de cet atome. Thus, by manipulating two modules, we get an idea of the intensity of the electrostatic force likely to connect them. It is possible to finely distinguish several electrostatic interactions whose forces have different intensities. By choosing magnetic devices of appropriate magnetic force, it is thus possible to distinguish strong hydrogen bonds with hydrogen donor O-H or N-H relative to weaker hydrogen bonds with donor C-H. The magnet representing the positive charge of the hydrogen atom is a function of the charge of this atom.

De même, des aimants différents sont utilisés suivant la force de l'atome accepteur : 0=C forme des liaisons hydrogène plus fortes que les atomes d'oxygène d'une fonction éther C-O-C ou d'une fonction ester O=C-O-C. Similarly, different magnets are used according to the strength of the acceptor atom: 0 = C forms stronger hydrogen bonds than the oxygen atoms of a C-O-C ether function or an O = C-O-C ester function.

Le pôle Nord ou Sud du dispositif magnétique qui est orienté vers l'extérieur de la surface du module est fonction du signe du champ électrique local généré par l'atome ou le groupe d'atomes simulés. Ainsi, seules les interactions électrostatiques attractives entre deux modules se font spontanément. The North or South pole of the magnetic device which is oriented towards the outside of the surface of the module is a function of the sign of the local electric field generated by the atom or group of simulated atoms. Thus, only the attractive electrostatic interactions between two modules are spontaneous.

Dans un autre mode de réalisation, susceptible d'être mis en œuvre en combinaison avec le mode de réalisation décrit ci-dessus, le module selon l'invention est adapté pour être déformable localement au voisinage du premier dispositif magnétique, de sorte que la surface extérieure des atomes polaires présente localement autour du premier dispositif magnétique : - une première forme lorsque le premier dispositif magnétique ne coopère avec aucun dispositif magnétique d'un autre module. - une deuxième forme lorsque le dispositif magnétique coopère avec un dispositif magnétique d'un autre module pour simuler une liaison chimique. In another embodiment, capable of being implemented in combination with the embodiment described above, the module according to the invention is adapted to be deformable locally in the vicinity of the first magnetic device, so that the surface external of the polar atoms present locally around the first magnetic device: - a first form when the first magnetic device does not cooperate with any magnetic device of another module. a second form when the magnetic device cooperates with a magnetic device of another module to simulate a chemical bond.

Localement, autour du premier dispositif magnétique, la première forme est représentative de l'aspect extérieur de l'atome, c'est-à-dire de l'aspect extérieur du groupe isolé d'atomes qu'il représente. La deuxième forme est représentative de l'aspect du module lorsqu'il interagit avec un autre module. On a ainsi une bonne représentation des déformations susceptibles d'apparaître lorsque deux modules sont associés par une liaison hydrogène. La première forme est par exemple sensiblement une calotte sphérique, dont le centre correspond au noyau de l'atome considéré et dont le rayon est sensiblement proportionnel au rayon de van der Waals de l'atome. La deuxième forme de la surface extérieure du module est une forme aplatie de la première forme. La distance entre le centre de l'atome et la surface aplatie est appelée rayon polaire, qui est inférieur au rayon de van der Waals. Ceci permet de modéliser l'interpénétration des atomes dans les liaisons hydrogène fortes. Locally, around the first magnetic device, the first form is representative of the external appearance of the atom, that is to say, the external appearance of the isolated group of atoms it represents. The second form is representative of the appearance of the module when it interacts with another module. There is thus a good representation of the deformations likely to appear when two modules are associated by a hydrogen bond. The first form is for example substantially a spherical cap, whose center corresponds to the nucleus of the considered atom and whose radius is substantially proportional to the van der Waals radius of the atom. The second shape of the outer surface of the module is a flattened shape of the first form. The distance between the center of the atom and the flattened surface is called the polar radius, which is smaller than the van der Waals radius. This makes it possible to model the interpenetration of atoms in strong hydrogen bonds.

Dans les contacts de van der Waals ou dans les liaisons hydrogène faibles, la distance entre atomes est normalement supérieure ou égale à la somme des deux rayons de van der Waals. Dans le cas de liaisons hydrogène fortes, ces distances peuvent être inférieures à la somme des rayons de van der Waals. Les liaisons hydrogène sont généralement décrites comme des interactions A...H-D, ou A et D sont les atomes Accepteurs et Donneurs respectivement. On trouve quatre types de liaisons hydrogène fortes : 0...H-O, O...H-N, N...H-O, N...H-N. Dans les liaisons hydrogène fortes, l'angle A...H-D est idéalement proche de 180°, au moins supérieur à 150°. La distance dans une liaison hydrogène forte A...H-D entre les atomes donneurs A et d'hydrogène H est typiquement 1 À plus courte que la somme des rayons de van der Waals. De ce fait, dans notre invention, pour reproduire cette interpénétration des atomes, les rayons polaires respectivement ROp et RNp des atomes O et N aux sites accepteurs sont réduit typiquement de 0.5 À par rapport aux rayons de van der Waals respectifs ROw et RNw. De même, le rayon polaire RHp des atomes H polaires est également réduit de typiquement 0.5 À par rapport au rayon de van der Waals RHw. Par exemple, dans le cas d'une configuration 0...H-O où l'angle entre les atomes est proche de 180°, la distance 0...0 devrait valoir au moins dOH + RHw + ROw 1 + 1 + 1.5 = 3.5 À si les sphères de van der Waals des atomes ne s'interpénètrent pas. Dans le cas de liaisons hydrogène fortes, la distance 0...0 est typiquement de l'ordre de 2.5 À.35 Le module localement déformable peut comprendre une première partie en matériau non déformable (tel qu'un plastique, une résine, du bois, etc...) et une deuxième partie en matériau déformable (tel qu'un caoutchouc, une mousse, un ressort, etc...) au voisinage du premier dispositif magnétique. Les deux parties peuvent être réalisées séparément puis assemblées par un moyen d'assemblage (colle, tige, etc...). La deuxième partie peut également être surmoulée sur la première partie. In van der Waals contacts or in weak hydrogen bonds, the distance between atoms is normally greater than or equal to the sum of the two van der Waals radii. In the case of strong hydrogen bonds, these distances may be less than the sum of the van der Waals radii. Hydrogen bonds are generally described as A ... H-D interactions, where A and D are the acceptor and donor atoms respectively. There are four types of strong hydrogen bonds: 0 ... H-O, O ... H-N, N ... H-O, N ... H-N. In strong hydrogen bonds, the angle A ... H-D is ideally close to 180 °, at least greater than 150 °. The distance in a strong hydrogen bond A ... H-D between donor atoms A and hydrogen H is typically 1 to shorter than the sum of the van der Waals radii. Therefore, in our invention, to reproduce this interpenetration of atoms, the respective ROp and RNp polar rays of the O and N atoms at the acceptor sites are typically reduced by 0.5 Å with respect to the respective van der Waals rays ROw and RNw. Likewise, the polar radius RHp of the polar H atoms is also reduced by typically 0.5 Å with respect to the van der Waals RHw radius. For example, in the case of a configuration 0 ... HO where the angle between the atoms is close to 180 °, the distance 0 ... 0 should be at least dOH + RHw + ROw 1 + 1 + 1.5 = 3.5 If the van der Waals spheres atoms do not interpenetrate. In the case of strong hydrogen bonds, the distance 0 ... 0 is typically of the order of 2.5 to 35. The locally deformable module may comprise a first portion of non-deformable material (such as a plastic, a resin, a wood, etc ...) and a second portion of deformable material (such as a rubber, a foam, a spring, etc ...) in the vicinity of the first magnetic device. The two parts can be made separately and then assembled by means of assembly (glue, rod, etc ...). The second part can also be overmolded on the first part.

La position d'un dispositif magnétique dans un module selon l'invention peut être définie par rapport à un centre d'un atome du groupe d'atomes modélisé par le module. Le dispositif magnétique se situe sensiblement selon la direction la plus favorable à une liaison hydrogène avec un autre groupe d'atomes. The position of a magnetic device in a module according to the invention can be defined with respect to a center of an atom of the group of atoms modeled by the module. The magnetic device is located substantially in the direction most favorable to a hydrogen bond with another group of atoms.

La distance du centre de l'atome à la surface externe de l'aimant est fonction de la nature chimique de l'atome considéré : inférieur au rayon polaire dans le cas d'atomes susceptibles de former des liaisons hydrogène fortes, inférieur au rayon de van der Waals dans le cas contraire. The distance from the center of the atom to the outer surface of the magnet is a function of the chemical nature of the atom considered: less than the polar radius in the case of atoms capable of forming strong hydrogen bonds, less than the radius of van der Waals otherwise.

La force magnétique d'un dispositif magnétique est fonction de l'intensité de la force chimique susceptible d'être modélisée. Elle peut également dépendre des propriétés du matériau choisi pour réaliser le module (type de matériau, dureté, densité, etc.). The magnetic force of a magnetic device is a function of the intensity of the chemical force that can be modeled. It can also depend on the properties of the material chosen to produce the module (type of material, hardness, density, etc.).

La taille d'un dispositif magnétique est fonction de la taille du module auquel il est intégré. Approximativement, si un atome d'hydrogène est modélisé par un module de diamètre de l'ordre de 20 mm, on peut utiliser des dispositifs magnétiques dont les dimensions sont environ 1.5 à 4 fois plus petites. Les aimants placés à l'intérieur des atomes d'hydrogène pourront avoir une forme de cylindre (par exemple, épaisseur 5 mm, diamètre 10 mm). Des formes d'aimants plus complexes, comme des hémisphères, des tores, des ellipsoïdes ou des calottes sphériques ou non, pourront être utilisées pour modéliser au mieux les forces électrostatiques (intensité et direction) à la surface du module. The size of a magnetic device is a function of the size of the module to which it is integrated. Approximately, if a hydrogen atom is modeled by a diameter modulus of the order of 20 mm, one can use magnetic devices whose dimensions are about 1.5 to 4 times smaller. The magnets placed inside the hydrogen atoms may have a cylinder shape (for example, thickness 5 mm, diameter 10 mm). More complex forms of magnets, such as hemispheres, tori, ellipsoids or spherical or non-spherical caps, can be used to better model the electrostatic forces (intensity and direction) on the surface of the module.

A titre indicatif, des aimants (ou une association de plusieurs aimants) de type néodyme- fer-bore peuvent être utilisés comme dispositif magnétique pour mimer les liaisons hydrogène fortes. Pour les liaisons hydrogène faibles (atomes d'hydrogène H-C, oxygène C-O-C ether ou ester ou nitro ûNO2 par exemple), il est possible d'utiliser des aimants (ou une association de plusieurs aimants) en ferrite, plus courants et plus économiques. As an indication, magnets (or a combination of magnets) of neodymium-iron-boron type can be used as a magnetic device to mimic strong hydrogen bonds. For weak hydrogen bonds (hydrogen atoms H-C, oxygen C-O-C ether or ester or nitro -NO2 for example), it is possible to use magnets (or a combination of magnets) in ferrite, more common and more economical.

Les forces magnétiques impliquées dans les liaisons hydrogène fortes seront sensiblement plus puissantes que les forces de gravité. Ainsi lorsqu'un dimère de molécules d'eau est tenu en l'air par l'une des deux molécules seulement, la deuxième doit restée arrimée à la première molécule. Les aimants devront être d'autant plus forts que les matériaux utilisés sont denses (plastique, polystyrène, mousse...). Magnetic forces involved in strong hydrogen bonds will be significantly more powerful than gravity forces. Thus, when a dimer of water molecules is held in the air by one of the two molecules only, the second must remain attached to the first molecule. The magnets must be all the stronger as the materials used are dense (plastic, polystyrene, foam ...).

Le module d'élasticité des parties déformables (mousse, caoutchouc, ressort) doit également être calibré par rapport à la force des aimants. Par exemple, l'aplatissement des atomes H et O dans le dimère de molécules d'eau interagissant par une liaison hydrogène forte doit permettre de reproduire la distance H...0 (ou 0...0) effectivement observée dans la réalité. La distance minimale A...D observée dans les structures moléculaires entre atomes accepteur et donneur de liaison hydrogène forte doit correspondre sensiblement à la distance observée entre deux modules en attraction. The modulus of elasticity of the deformable parts (foam, rubber, spring) must also be calibrated with respect to the strength of the magnets. For example, the flattening of the H and O atoms in the dimer of water molecules interacting with a strong hydrogen bond must make it possible to reproduce the distance H ... 0 (or 0 ... 0) actually observed in reality. The minimum distance A ... D observed in the molecular structures between acceptor and strong hydrogen bonding donor atoms must correspond substantially to the distance observed between two modules in attraction.

Lorsque qu'un atome peu polaire et un atome très polaire sont mis en présence, il y a formation d'une liaison hydrogène faible avec une pénétration très faible entre les deux atomes. De ce fait, la dureté du matériau déformable de l'atome polaire doit être calibré pour ne s'aplatir que très peu dans ce cas de figure. Les liaisons hydrogène de ce type sont par exemple les interactions C-H...0 ou C-H...N, où O et N sont des atomes polaires. Les interactions entre un atome d'oxygène peu polaire (ether, ester, nitro...) et un atome d'hydrogène polaire H-N ou H-0 sont également de ce type. When a low polar atom and a very polar atom are brought into contact, a weak hydrogen bond is formed with a very weak penetration between the two atoms. As a result, the hardness of the deformable material of the polar atom must be calibrated to flatten out very little in this case. Hydrogen bonds of this type are, for example, the C-H ... O or C-H ... N interactions, where O and N are polar atoms. The interactions between a slightly polar oxygen atom (ether, ester, nitro, etc.) and a polar hydrogen atom H-N or H-O are also of this type.

Lorsque plus de deux modules sont mis en présence, il peut y avoir compétition entre les différentes forces attractives et les liaisons hydrogène ne peuvent être satisfaites ensemble de façon optimale. Les distances A...D accepteur...donneur observées dans le groupe de modules peuvent alors être supérieures ou légèrement inférieures, comme cela est observé dans les structures moléculaires et notamment les cristaux. La position des aimants sous la surface aplatie des atomes et l'élasticité des modules déformable doivent alors être calibrées de façon à reproduire sensiblement l'écart type (0.2 Angstrom) observé dans les distances A...D dans les structures moléculaires. Lorsque l'angle A...H-D s'écarte beaucoup de l'angle idéal de 180°, la liaison hydrogène devient moins forte et les distances A...D observées augmentent. De même, lorsque l'angle A-E...H (où E sont les sites favorables pour accepter les liaisons hydrogène, c'est-à-dire sensiblement la région du ou des doublets d'électrons libres sur l'atome accepteur) s'écarte beaucoup de 180°, les distances A...D observées augmentent.35 Dans un autre mode de réalisation, la surface extérieure du module suit une surface de référence représentant une surface de van der Waals d'un groupe d'atomes simulé, la surface extérieure présentant un aplatissement convexe permanent par rapport à la surface de référence au droit du dispositif magnétique. Deux modules selon ce mode de réalisation interagissent entre eux avec les dispositifs magnétiques et en étant en contact par les surfaces aplaties. Le fait que celles-ci soient convexes n'impose pas de position fixe des modules entre eux, mais autorise au contraire une flexibilité, similaire à celle qui existe réellement entre les groupes d'atomes simulés. L'aplatissement local par rapport à la surface de référence permet de simuler de manière réaliste des interactions chimiques dans lesquelles les atomes se rapprochent au-delà des surfaces de van der Waals, par exemple les liaisons hydrogènes fortes. Pour une liaison hydrogène DH...A, où les atomes donneur A et accepteur D sont de type N ou O, les modules d'atomes aplatis et magnétiques permettent d'obtenir une large variété de géométries où l'angle D-H...A n'est pas forcément de 180°. L'invention a aussi pour objet un modèle tridimensionnel de structure moléculaire réalisé 15 par l'assemblage d'une pluralité de modules tel que défini précédemment, les dispositifs magnétiques interagissant entre eux. When more than two modules are involved, there can be competition between different attractive forces and hydrogen bonds can not be satisfactorily met together. The distances A ... D acceptor ... donor observed in the group of modules can then be greater or slightly lower, as observed in molecular structures and in particular crystals. The position of the magnets under the flattened surface of the atoms and the elasticity of the deformable modules must then be calibrated so as to substantially reproduce the standard deviation (0.2 Angstrom) observed in the distances A ... D in the molecular structures. When the angle A ... H-D deviates much from the ideal angle of 180 °, the hydrogen bond becomes weaker and the observed distances A ... D increase. Similarly, when the angle AE ... H (where E are the favorable sites for accepting the hydrogen bonds, that is to say substantially the region of the pair or pairs of free electrons on the acceptor atom) s far apart, the observed A ... D distances increase. In another embodiment, the outer surface of the module follows a reference surface representing a van der Waals surface of a simulated group of atoms. the outer surface having a permanent convex flattening with respect to the reference surface to the magnetic device. Two modules according to this embodiment interact with each other with the magnetic devices and by being in contact with the flattened surfaces. The fact that these are convex does not impose a fixed position of the modules between them, but on the contrary allows a flexibility, similar to that which actually exists between the groups of simulated atoms. The local flattening relative to the reference surface makes it possible to realistically simulate chemical interactions in which the atoms are approaching beyond the van der Waals surfaces, for example the strong hydrogen bonds. For a hydrogen bond DH ... A, where the donor A and acceptor D atoms are of N or O type, the flattened and magnetic atoms modules make it possible to obtain a wide variety of geometries where the DH angle ... A is not necessarily 180 °. The invention also relates to a three-dimensional model of molecular structure produced by the assembly of a plurality of modules as defined above, the magnetic devices interacting with each other.

Description des figures L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la 20 lecture de la description qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre d'un module de simulation selon l'invention. La description est à lire en relation aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de l'assemblage de deux modules selon l'invention ; - les figures 2 et 3 représentent différents dispositifs magnétiques pour des modules selon 25 l'invention ; - la figure 4 est une représentation graphique de l'énergie interne de l'éthane à différentes conformations ; - la figure 5 représente un module représentant un atome d'azote lié à un atome de carbone ; - les figures 6 à 8 montrent le module correspondant à une molécule d'eau HOH ; 30 - la figure 9 montre l'assemblage de deux modules représentant des molécules d'eau ; - les figures 10 et 11 représentent un module correspondant à une molécule d'urée ; - la figure 12 représente un module correspondant à un groupe -CH3 ; - la figure 13 représente deux modules de la figure 12 reliés par une liaison covalente simple dont la rotation est contrôlée ; 35 - la figure 14 montre un détail du module de la figure 12 ; - la figure 15 montre un modèle de cristal de glace ; - la figure 16 montre un modèle représentant un groupe C-F ; - la figure 17 montre un dispositif magnétique du module de la figure 16 ; - les figures 18 et 19 sont des vues de modules représentant une protéine ; - les figures 20 et 21 illustrent l'interpénétration d'un atome d'azote et d'un atome d'hydrogène polaires dans une liaison hydrogène forte. DESCRIPTION OF THE FIGURES The invention will be better understood and other features and advantages will appear on reading the description which follows, examples of implementation of a simulation module according to the invention. The description is to be read in conjunction with the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a view of the assembly of two modules according to the invention; Figures 2 and 3 show different magnetic devices for modules according to the invention; FIG. 4 is a graphical representation of the internal energy of ethane with different conformations; FIG. 5 represents a module representing a nitrogen atom bonded to a carbon atom; FIGS. 6 to 8 show the module corresponding to a water molecule HOH; Figure 9 shows the assembly of two modules representing water molecules; - Figures 10 and 11 show a module corresponding to a molecule of urea; FIG. 12 represents a module corresponding to a group -CH3; FIG. 13 represents two modules of FIG. 12 connected by a simple covalent link whose rotation is controlled; FIG. 14 shows a detail of the module of FIG. 12; - Figure 15 shows an ice crystal model; FIG. 16 shows a model representing a C-F group; FIG. 17 shows a magnetic device of the module of FIG. 16; FIGS. 18 and 19 are views of modules representing a protein; - Figures 20 and 21 illustrate the interpenetration of a nitrogen atom and a polar hydrogen atom in a strong hydrogen bond.

Modèle d'atome d'hydrogène non polaire. Le modèle de la figure 1 représente un module 1 d'atome d'hydrogène (H) non polaire, lié à un module d'atome de carbone. Les atomes H liés à un atome de carbone sont dits non polaires et ne forment pas de liaison hydrogène forte. Ils sont donc non déformables dans le modèle moléculaire. Le module H a la forme d'une sphère SH de rayon RHw tronquée selon une direction perpendiculaire à la direction HC à une distance RHc du centre de la sphère SHw. De même l'atome de carbone, du coté de la liaison covalente C-H, a la forme d'une sphère de rayon RCw tronquée à une distance RCc du centre de la sphère. L'atome H a une charge, en première approximation, à symétrie cylindrique, de sorte que l'atome H peut être, soit fixe, soit libre en rotation suivant le design du modèle moléculaire. Le modèle moléculaire pourra aussi proposer de façon plus pratique des modules représentant les groupes chimiques de type ->CH, >CH2 ou -CH3 en entier. Des groupes tels que =CH-, =CH2, CH ou >CH (aromatique) avec des liaisons simples ou doubles pourront également être proposé suivant cette construction. Par sphère tronquée, on entend ici et dans tout ce qui suit, une sphère à laquelle une calotte sphérique a été ôtée selon une direction perpendiculaire à la direction HC de la liaison covalente. La surface de la sphère tronquée présente alors une surface localement plane PH perpendiculaire à la direction H-C. Plus généralement, par module tronqué, on entend ici et dans tout ce qui suit, un module de forme quelconque, simulant un ou plusieurs atomes, auquel une calotte sphérique ou non sphérique a été ôtée selon une direction perpendiculaire à une liaison covalente. La surface du module tronqué présente alors une surface localement plane, perpendiculaire à la direction de la liaison covalente. Model of nonpolar hydrogen atom. The model of FIG. 1 represents a module 1 of nonpolar hydrogen atom (H) linked to a carbon atom module. H atoms bonded to a carbon atom are said to be non-polar and do not form a strong hydrogen bond. They are therefore non-deformable in the molecular model. The module H has the shape of a sphere SH of radius RHw truncated in a direction perpendicular to the direction HC at a distance RHc from the center of the sphere SHw. Similarly, the carbon atom, on the side of the covalent bond C-H, has the shape of a sphere of radius RCw truncated at a distance RCc from the center of the sphere. The atom H has a charge, as a first approximation, with cylindrical symmetry, so that the atom H can be either fixed or free in rotation according to the design of the molecular model. The molecular model will also be able to propose in a more practical way modules representing chemical groups of type -> CH,> CH2 or - CH3 as a whole. Groups such as = CH-, = CH2, CH or> CH (aromatic) with single or double bonds may also be proposed according to this construction. By truncated sphere is meant here and in all that follows, a sphere to which a spherical cap has been removed in a direction perpendicular to the direction HC of the covalent bond. The surface of the truncated sphere then has a locally flat surface PH perpendicular to the direction H-C. More generally, truncated module means here and in all that follows, a module of any shape, simulating one or more atoms, to which a spherical or nonspherical cap has been removed in a direction perpendicular to a covalent bond. The surface of the truncated module then has a locally flat surface, perpendicular to the direction of the covalent bond.

Le centre de l'atome H simulé correspond approximativement au centre de la sphère. RHw est sensiblement proportionnel au rayon de van der Waals associé à l'atome d'hydrogène et RHc est sensiblement proportionnel au rayon de covalence associé à l'atome d'hydrogène.35 Un aimant AH est placé à l'intérieur de l'atome d'hydrogène. L'aimant présente une symétrie cylindrique et l'axe de l'aimant passe sensiblement par le centre de la sphère et est sensiblement parallèle à l'axe de la liaison covalente entre les atomes H et C. Le pôle positif de l'aimant est tourné vers l'extérieur du module, un atome H étant chargé positivement. The center of the simulated H atom corresponds approximately to the center of the sphere. RHw is substantially proportional to the van der Waals radius associated with the hydrogen atom and RHc is substantially proportional to the covalent radius associated with the hydrogen atom.35 An AH magnet is placed inside the atom hydrogen. The magnet has a cylindrical symmetry and the axis of the magnet passes substantially through the center of the sphere and is substantially parallel to the axis of the covalent bond between the atoms H and C. The positive pole of the magnet is turned to the outside of the module, an atom H being positively charged.

L'emplacement, la forme, la taille et l'emplacement du dispositif magnétique sont optimisés de façon à ce que les lignes de champ magnétique reproduisent les lignes de champ électrique sur la partie sphérique de la surface atomique de l'atome d'hydrogène. L'intensité de sa force magnétique est fonction de la charge positive de l'atome d'hydrogène, suivant les données de la littérature. Ainsi, par exemple, les atomes H des fonctions chimiques suivantes ont des charges positives croissantes: CH4, -CH3, >CH2, ->CH, >CH aromatique, CH Un module similaire peut aussi être proposé pour les atomes d'azote et d'hydrogène. La figure 20 montre ces atomes avec leur rayon de van der Waals et leur rayon polaire. La figure 21 illustre le 15 rapprochement des atomes N et H dans le cas d'une liaison hydrogène forte. La figure 5 donne une illustration des proportions pour une liaison covalente C-N pour un module 2 comportant une sphère SC pour le carbone et une sphère SN pour l'azote. Les rayons de van der Waals valent RCw -1.70 À et RNw -1.55 À et les rayons covalents valent RCc û 0.76 À, RNc û 0.71 À pour les atomes de carbone et d'azote. Les rayons covalents (Politzer et al., 20 2003, J Comput Chem, 24, 505û511) et de van der Waals (Nyburg & Faerman, 1985, Acta Cryst. B41, 274-279) peuvent être obtenus de la littérature. The location, shape, size and location of the magnetic device are optimized so that the magnetic field lines reproduce the electric field lines on the spherical portion of the atomic surface of the hydrogen atom. The intensity of its magnetic force is a function of the positive charge of the hydrogen atom, according to the data of the literature. Thus, for example, the H atoms of the following chemical functions have increasing positive charges: CH4, -CH3,> CH2, -> CH,> CH aromatic, CH A similar modulus may also be proposed for the nitrogen and hydrogen atoms. 'hydrogen. Figure 20 shows these atoms with their van der Waals radius and their polar radius. Figure 21 illustrates the approximation of the N and H atoms in the case of a strong hydrogen bond. FIG. 5 gives an illustration of the proportions for a C-N covalent bond for a module 2 comprising a sphere SC for the carbon and a sphere SN for the nitrogen. Van der Waals radii are equal to RCw -1.70 Å and RNw -1.55 Å and the covalent rays are equal to RCc û 0.76 Å, RNc û 0.71 Å for carbon and nitrogen atoms. Covalent rays (Politzer et al., 2003, J Comput Chem, 24, 505, 0511) and van der Waals (Nyburg & Faerman, 1985, Acta Cryst B41, 274-279) can be obtained from the literature.

Simulation d'une liaison covalente Simulation of a covalent bond

25 La figure 5 donne une illustration des proportions pour une liaison covalente C-N pour un module 2 comportant une sphère SC pour le carbone et une sphère SN pour l'azote. Les rayons de van der Waals valent RCw -1.70 À et RNw -1.55 À et les rayons covalents valent RCc û 0.76 À, RNc û 0.71 À pour les atomes de carbone et d'azote. Les rayons covalents (Politzer et al., 2003, J Comput Chem, 24, 505û511) et de van der Waals (Nyburg & Faerman, 1985, Acta Cryst. 30 B41, 274-279) peuvent être obtenus de la littérature. Figure 5 gives an illustration of the proportions for a C-N covalent bond for a module 2 having a sphere SC for carbon and a sphere SN for nitrogen. Van der Waals radii are equal to RCw -1.70 Å and RNw -1.55 Å and the covalent rays are equal to RCc û 0.76 Å, RNc û 0.71 Å for carbon and nitrogen atoms. Covalent rays (Politzer et al., 2003, J Comput Chem, 24, 505, 0511) and van der Waals (Nyburg & Faerman, 1985, Acta Cryst B41, 274-279) can be obtained from the literature.

Les figures 2 et 3 présentent différents dispositifs magnétiques 3, 4 susceptibles d'être utilisés pour contrôler la rotation d'un module par rapport à l'autre lorsqu'ils sont reliés par liaison covalente. Ces dispositifs magnétiques ont une forme extérieure de cylindre. Figures 2 and 3 show different magnetic devices 3, 4 may be used to control the rotation of one module relative to the other when connected by covalent bond. These magnetic devices have an outer cylinder shape.

Cependant, le dispositif magnétique peut être aussi réalisé par l'assemblage de plusieurs aimants, en forme de barreau ou de plaquettes de section, triangulaire, rectangulaire, elliptique, carrée ou de losange. Deux aimants plats de section triangulaire qui se font face par des pôles opposés (NSINS) peuvent par exemple simuler une liaison covalente ternaire. Avec ce dispositif, il y a cependant deux types de modules CH3, l'un avec le pôle Nord, l'autre avec le pôle Sud sur la surface plane ; ce qui ne correspond à aucune réalité de la liaison covalente chimique. Dans ce cas, il sera plus avantageux d'utiliser des plaquettes magnétiques à aimantation multipolaire (à l'échelle microscopique); ainsi deux modules ûCH3 quelconques seront toujours en attraction magnétique. However, the magnetic device can also be achieved by the assembly of several magnets, bar-shaped or platelets section, triangular, rectangular, elliptical, square or diamond. Two flat magnets of triangular section facing each other by opposite poles (NSINS) can for example simulate a ternary covalent bond. With this device, however, there are two types of CH3 modules, one with the North Pole, the other with the South Pole on the flat surface; which does not correspond to any reality of the chemical covalent bond. In this case, it will be more advantageous to use magnetic platelets with multipole magnetization (on a microscopic scale); thus any two modules ûCH3 will always be in magnetic attraction.

Deux aimants de section carrée en interaction peuvent simuler une liaison avec symétrie angulaire d'ordre 4 (cas de certains métaux) et des aimants de section elliptique, rectangle ou losange une rotation binaire. Des matériaux ferromagnétiques, attirés par des aimants, peuvent aussi être utilisés dans ces dispositifs magnétiques. Two interacting square-section magnets can simulate a connection with 4-fold angular symmetry (for some metals) and magnets with elliptical, rectangular or diamond-shaped binary rotation. Ferromagnetic materials, attracted by magnets, can also be used in these magnetic devices.

Modèle de la molécule d'eau. Le module 5 de la figure 6 représente une molécule d'eau HOH seule, les 3 atomes H1, O et H2 étant dans le plan du dessin. L'atome d'oxygène a la forme d'une sphère SOw de rayon ROw à laquelle deux calottes sphériques ont été tronquées à une distance ROc du centre de la sphère SOw. Les atomes d'hydrogène ont la forme d'une sphère SH2w de rayon RHw à laquelle une calotte sphérique a été tronquée à une distance RHc du centre de la sphère SH2w. Le centre de l'atome O simulé correspond approximativement au centre de la sphère. ROw est sensiblement proportionnel au rayon de van der Waals associé à l'atome d'oxygène, ROc est sensiblement proportionnel au rayon de covalence associé à l'atome d'oxygène. L'angle entre les deux directions O-H1 et O-H2 est d'environ 105°, ce qui correspond à l'angle entre les deux liaisons de covalence Hl -0-H2 d'une molécule d'eau. La molécule d'eau montrée ici est constituée d'un seul module 5. Comme le montre la figure 7, similaire à la figure 6, les aimants AH1 et AH2 correspondent aux sites des atomes d'hydrogène et leur pôle positif est tourné vers l'extérieur. Les aimants AOD1 et AOD2 correspondent aux sites accepteurs de liaisons hydrogène, c'est-à-dire les doublets d'électrons encore appelées paires libres. Le pôle négatif des aimants AOD1, AOD2 est tourné vers l'extérieur du module. L'angle OD1, O, OD2 (sites des paires libres) vaut sensiblement l'angle du tétraèdre parfait, 109°. Model of the water molecule. The module 5 of FIG. 6 represents a molecule of water HOH alone, the 3 atoms H1, O and H2 being in the plane of the drawing. The oxygen atom has the shape of a sphere SOw of radius ROw to which two spherical caps have been truncated at a distance ROc from the center of the sphere SOw. The hydrogen atoms have the shape of a sphere SH2w of radius RHw to which a spherical cap has been truncated at a distance RHc from the center of the sphere SH2w. The center of the simulated O atom corresponds approximately to the center of the sphere. ROw is substantially proportional to the van der Waals radius associated with the oxygen atom, ROc is substantially proportional to the covalent radius associated with the oxygen atom. The angle between the two directions O-H1 and O-H2 is about 105 °, which corresponds to the angle between the two covalent bonds H1-O-H2 of a molecule of water. The molecule of water shown here consists of a single module 5. As shown in FIG. 7, similar to FIG. 6, the magnets AH1 and AH2 correspond to the sites of the hydrogen atoms and their positive pole is turned towards the 'outside. The magnets AOD1 and AOD2 correspond to the hydrogen bond acceptor sites, that is to say the electron pairs also called free pairs. The negative pole of the magnets AOD1, AOD2 is turned towards the outside of the module. The angle OD1, O, OD2 (sites of free pairs) is substantially the angle of the perfect tetrahedron, 109 °.

Le plan passant par les axes des aimants AOD1, AOD2 est sensiblement bissecteur au plan H1-0-H2. Les axes des aimants AOD1 et AOD2 passent par le noyau de l'atome d'oxygène qui est aussi le point d'intersection des axes des aimants AH1, AH2. Tous les aimants de la molécule d'eau sont enfouis à l'intérieur du module 5 de façon à permettre l'aplatissement de l'atome d'hydrogène en cas de liaison hydrogène forte. De même, les aimants AOD1 et AOD2 sont situés à l'intérieur du module de façon à permettre l'aplatissement de l'atome d'oxygène en cas de liaison hydrogène forte. La sphère SHlw est réalisée dans un matériau mou tel qu'un caoutchouc, une mousse peu dense, un ressort, etc. De ce fait, la surface SHlw peut s'écraser sous l'action de la force d'attraction des aimants. Les deux sphères tronquées sont associées ensemble : elles peuvent être collées, ou bien l'une peut être surmoulée sur l'autre, ou bien elles peuvent être associées par l'intermédiaire d'un moyen d'assemblage (aimant, tige, etc.). De même, la sphère SOw comprend une première partie en matériau dur et une partie en matériau mou au droit des aimants AOD1, AOD2 ; les deux parties sont par exemple collées ensemble. The plane passing through the axes of the magnets AOD1, AOD2 is substantially bisector to the H1-0-H2 plane. The axes of the magnets AOD1 and AOD2 pass through the nucleus of the oxygen atom, which is also the point of intersection of the axes of the magnets AH1, AH2. All the magnets of the water molecule are buried inside the module 5 so as to allow the flattening of the hydrogen atom in case of strong hydrogen bonding. Similarly, the magnets AOD1 and AOD2 are located inside the module so as to allow the flattening of the oxygen atom in case of strong hydrogen bonding. The sphere SHlw is made of a soft material such as a rubber, a sparse foam, a spring, etc. As a result, the surface SHlw can collapse under the action of the attraction force of the magnets. The two truncated spheres are associated together: they may be glued, or one may be overmolded on the other, or they may be associated via an assembly means (magnet, rod, etc.). ). Similarly, the SOw sphere comprises a first portion of hard material and a soft material portion to the right magnets AOD1, AOD2; for example, the two parts are glued together.

Les forces des aimants AOD1, AOD2 d'une part et des aimants AH1, AH2 d'autre part sont du même ordre de grandeur puisque les deux charges positives des atomes d'hydrogène compensent les deux charges négatives sur les doublets électroniques. La forme des aimants est calibrée pour modéliser l'ensemble des liaisons hydrogène susceptible de se former dans le cas des molécules d'eau. La molécule d'eau peut accepter des liaisons hydrogène dans la région des paires libres mais également entre les deux paires libres. Ainsi la zone de la surface de l'atome d'oxygène entre les doublets électroniques doit également présenter une force magnétique (figure 8). L'étendue de la surface de l'atome d'oxygène susceptible d'être aplatie et le degré d'aplatissement sur les différentes régions de la surface est calibré d'après les données de la littérature (géométrie des liaisons hydrogène dans les structures cristallographiques). The forces of the magnets AOD1, AOD2 on the one hand and magnets AH1, AH2 on the other hand are of the same order of magnitude since the two positive charges of the hydrogen atoms compensate the two negative charges on the electronic doublets. The shape of the magnets is calibrated to model all the hydrogen bonds that may be formed in the case of water molecules. The water molecule can accept hydrogen bonds in the region of the free pairs but also between the two free pairs. Thus the area of the surface of the oxygen atom between the electron pairs must also have a magnetic force (Figure 8). The extent of the surface of the oxygen atom that can be flattened and the degree of flattening on the different regions of the surface is calibrated according to data from the literature (geometry of hydrogen bonds in crystallographic structures ).

La figure 9 montre deux modules 5, 5' en interaction. Les sphères S01w, SO2w représentent la surface de van der Waals des atomes d'oxygène 01 et 02. La sphère SH2w représente la surface de van der Waals de l'atome d'hydrogène H2 déformable, mais non aplati dans ce cas de figure. Les surfaces SHlp et SO2p représentent la surface des atomes aplatis H1 et 02 par l'action des dispositifs magnétiques AH1, AO2D1 qui tendent à écraser les parties molles des modules 5, 5'. Lorsque deux modules 5, 5' seulement sont mis en présence, le centre de la sphère SO2w est sur l'axe de l'aimant AH1, c'est-à-dire les atomes 01-Hl ...O2 sont alignés. La surface aplatie 35 SHlp de la sphère SHlw reste sensiblement à symétrie cylindrique. Figure 9 shows two modules 5, 5 'in interaction. The spheres S01w, SO2w represent the van der Waals surface of the oxygen atoms O1 and O2. The sphere SH2w represents the van der Waals surface of the hydrogen atom H2 deformable, but not flattened in this case. The surfaces SHlp and SO2p represent the surface of the flattened atoms H1 and O2 by the action of the magnetic devices AH1, AO2D1 which tend to crush the soft parts of the modules 5, 5 '. When only two modules 5, 5 'are brought together, the center of the sphere SO2w is on the axis of the magnet AH1, that is to say the atoms 01-H1 ... O2 are aligned. The flattened surface SHlp SHlw sphere remains substantially cylindrical symmetry.

Lorsque plus de deux molécules sont mises en présence, de l'équilibre de plusieurs forces d'attraction, il résulte que les atomes 01-Hl ...O2 ne sont pas nécessairement alignés et la surface aplatie de l'atome H1 perd sa symétrie cylindrique. Lorsque l'angle 01-Hl ...O2 décroit de 180° à 90°, la force de la liaison hydrogène s'affaiblit progressivement et le degré d'interpénétration des atomes diminue jusqu'à être nul. Le module 5 de la molécule d'eau est construit de sorte que le degré d'aplatissement des zones déformables des atomes H1 et 02 diminue de 0,5 à 0 Angstrom (à l'échelle moléculaire) lorsque l'angle 01-Hl ...02 diminue de 180 à 90°. Lorsque l'angle O1-Hl ...O2 est de l'ordre de 90 à 120°, les atomes H1 et 02 restent en contact par leurs sphères de van der Waals, sans se rapprocher d'avantage. When more than two molecules are brought into contact with the equilibrium of several attractive forces, it follows that the atoms 01-H1 ... O2 are not necessarily aligned and the flattened surface of the H1 atom loses its symmetry. cylindrical. When the angle O1-H1 ... O2 decreases from 180 ° to 90 °, the strength of the hydrogen bond weakens progressively and the degree of interpenetration of the atoms decreases to zero. The modulus of the water molecule is constructed so that the degree of flattening of the deformable areas of the H1 and O2 atoms decreases from 0.5 to 0 Angstrom (at the molecular level) when the angle θ1-H1. ..02 decreases from 180 to 90 °. When the angle O1-H1 ... O2 is of the order of 90 to 120 °, the atoms H1 and O2 remain in contact with their van der Waals spheres, without approaching any further.

Modèle de la molécule d'urée Le module 6 de la figure 10 représente une molécule d'urée dont la formule chimique est O=C-(NH2)2. Dans la molécule d'urée, l'atome d'oxygène O est relié à l'atome de carbone C par une liaison covalente double, les atomes d'azote N sont reliés à l'atome de carbone C par une liaison covalente simple et deux atomes d'hydrogène H sont reliés à chaque atome d'azote par des liaisons covalentes simples. Tous les atomes sont sensiblement dans le même plan. Dans le module 6 selon l'invention correspondant (figure 10), l'atome de carbone C est représenté par la sphère centrale SCw de rayon RCw, l'atome d'oxygène est représenté par la sphère déformable SOw de rayon ROw, les atomes d'azote N sont représentés par les sphères SNwl, SNw2 de rayon RNw et les atomes d'hydrogène sont représentés par les sphères SHwll, SHw12, SHw21, SHw22 de rayon RHw. Les parties des sphères atomiques qui sont à l'intérieur du module sont en trait pointillé. Toutes les sphères sont en pratique tronquées et solidaires les unes des autres pour représenter au mieux la réalité des liaisons covalentes dans la molécule d'urée. Ainsi, la distance entre les centres respectifs de deux sphères adjacentes tronquées est fonction de la longueur de la liaison covalente entre les deux atomes modélisés par les deux sphères adjacentes. Model of the urea molecule Module 6 of Figure 10 represents a molecule of urea whose chemical formula is O = C- (NH2) 2. In the molecule of urea, the oxygen atom O is connected to the carbon atom C by a double covalent bond, the nitrogen atoms N are connected to the carbon atom C by a simple covalent bond and two hydrogen atoms H are connected to each nitrogen atom by simple covalent bonds. All atoms are substantially in the same plane. In the module 6 according to the corresponding invention (FIG. 10), the carbon atom C is represented by the central sphere SCw of radius RCw, the oxygen atom is represented by the deformable sphere SOw of radius ROw, the atoms nitrogen N are represented by the SNw1, SNw2 spheres of radius RNw and the hydrogen atoms are represented by the SHw11, SHw12, SHw21, SHw22 spheres of radius RHw. The parts of the atomic spheres that are inside the module are in dashed line. All spheres are in practice truncated and integral with one another to best represent the reality of covalent bonds in the urea molecule. Thus, the distance between the respective centers of two truncated adjacent spheres is a function of the length of the covalent bond between the two atoms modeled by the two adjacent spheres.

Comme la molécule d'urée est rigide, le module 6 de la figure 10 peut être avantageusement réalisé d'un seul tenant, par moulage dans un moule de forme adapté par exemple. Les surfaces atomiques peuvent être en couleurs distinctes pour mieux visualiser les atomes individuels (par exemple oxygène en rouge, azote en bleu, carbone en noir, hydrogène en blanc). Selon un autre mode de réalisation, la molécule d'urée peut être obtenue par assemblage de modules élémentaires : >C=0 + 2 NH2 ou encore >C= + =0 + 2 NH2. Dans ce cas, les sphères tronquées sont rendues fixes en rotation l'une de l'autre, soit par un dispositif mécanique, soit des aimants binaires très forts. Since the urea molecule is rigid, the module 6 of FIG. 10 can advantageously be made in one piece, by molding in a mold of suitable shape, for example. Atomic surfaces can be in distinct colors to better visualize the individual atoms (eg oxygen in red, nitrogen in blue, carbon in black, hydrogen in white). According to another embodiment, the urea molecule can be obtained by assembling elementary modules:> C = O + 2 NH 2 or else> C = + = O + 2 NH 2. In this case, the truncated spheres are made fixed in rotation to each other, either by a mechanical device or very strong binary magnets.

La figure 11 présente le module de la molécule d'urée 6 lorsque les atomes O, Hi i, H12, H21 et H22 sont aplatis par la déformation de leur surface. En complément, six aimants AOD1, AOD2 (masqué sur la figure 11 par AOD1), AH11, AH12, AH21, AH22 affleurent sous les surfaces aplaties : deux sous la surface SOp et un sous chaque surface SHpll, SHp12, SHp21, SHp22. Les surfaces SHp sont appelées surfaces polaires des atomes d'hydrogène. Les droites entre les centres des sphères SNwl, respectivement SNw2, et les sphères SHw de la figure 10 coupent les sphères SHw aux points IHwl 1, IHw12, IHw21 et IHw22. De même, elles coupent les surfaces SHp de la figure 11 aux points IHpl 1, IHp121, IHp21 et IHp22. Les distances entres points correspondants IHp-IHw valent sensiblement 0,5 Angstrom à l'échelle moléculaire. Chaque aimant modélise un site de la molécule d'urée sur lequel est susceptible de se créer une liaison hydrogène. Les 4 aimants AH ont le pôle positif dirigé vers l'extérieur tandis que les 2 aimants AOD ont le pôle négatif dirigé vers l'extérieur. Dans le cas de la molécule d'urée, les centres des aimants AH et les centres des sphères SC, SO, SN, SH sont tous sensiblement dans le même plan. Le plan constitué par les aimants AOD1, AOD2 et par le centre de la sphère SOw est lui perpendiculaire au plan de la molécule. L'angle en partant du centre de la sphère SOp entre les axes des aimants AOD1 et AOD2 vaut sensiblement 120°. Figure 11 shows the modulus of the urea molecule 6 when the atoms O, Hi i, H12, H21 and H22 are flattened by the deformation of their surface. In addition, six magnets AOD1, AOD2 (masked in FIG. 11 by AOD1), AH11, AH12, AH21, AH22 are flush beneath the flattened surfaces: two beneath the surface SOp and one under each surface SHpl1, SHp12, SHp21, SHp22. SHp surfaces are called polar surfaces of hydrogen atoms. The lines between the centers of the spheres SNw1, respectively SNw2, and the spheres SHw of FIG. 10 intersect the spheres SHw at the points IHw1 1, IHw12, IHw21 and IHw22. Likewise, they cut the surfaces SHp of FIG. 11 at the points IHpl1, IHp121, IHp21 and IHp22. The distances between corresponding points IHp-IHw are substantially 0.5 Angstrom at the molecular level. Each magnet models a site of the urea molecule on which a hydrogen bond is likely to be created. The 4 AH magnets have the positive pole pointing outwards while the 2 AOD magnets have the negative pole directed outwards. In the case of the urea molecule, the centers of the magnets AH and the centers of the spheres SC, SO, SN, SH are all substantially in the same plane. The plane constituted by the magnets AOD1, AOD2 and by the center of the sphere SOw is perpendicular to the plane of the molecule. The angle starting from the center of the sphere SOp between the axes of the magnets AOD1 and AOD2 is substantially 120 °.

Dans une version simplifiée du module 6 représentant la molécule d'urée, plus facile à fabriquer, les atomes sphériques déformables sont remplacés par des atomes aplatis de façon permanente. Ce modèle est également illustré par la figure 11. La surface aplatie des atomes d'hydrogène est sensiblement confondue avec la sphère de van der Waals des atomes d'azote N1 et N2. Dans ce mode de réalisation, les atomes d'hydrogène ne dépassent pas des sphères SNw des atomes d'azote. Les zones de la surface du module correspondant aux atomes d'azote et d'hydrogène pourront cependant être d'une couleur différente pour mettre en évidence ces atomes. Les aimants sont placés sous la surface des sphères aplaties au niveau des deux doublets électroniques de l'atome d'oxygène et des 4 atomes d'hydrogène. In a simplified version of the module 6 representing the molecule of urea, easier to manufacture, the deformable spherical atoms are replaced by permanently flattened atoms. This model is also illustrated in FIG. 11. The flattened surface of the hydrogen atoms is substantially merged with the van der Waals sphere of the nitrogen atoms N1 and N2. In this embodiment, the hydrogen atoms do not exceed SNw spheres of the nitrogen atoms. The areas of the module surface corresponding to the nitrogen and hydrogen atoms may however be of a different color to highlight these atoms. The magnets are placed under the surface of the flattened spheres at the two electronic doublets of the oxygen atom and the 4 hydrogen atoms.

Le groupe -CH3. Le module de la figure 12 est un module 8 correspondant à un groupe -CH3 susceptible de former une liaison covalente simple. L'atome de carbone C est représenté par une sphère SCw de rayon RCw tronquée à la distance RCc, et les trois atomes d'hydrogène sont représentés par des sphères tronquées SHwl, SHw2, SHw3 de rayon RHw. Les sphères tronquées SHwl, SHw2, SHw3 sont assemblées entre elles de manière fixe (collage des sphères entre elles ou moulage du 17 module 8 dans son ensemble par exemple) ou avec un degré de liberté en rotation (par des moyens d'assemblage selon l'art antérieur, comme des tiges ou des clips). La distance entre les centres respectifs de deux sphères adjacentes tronquées est fonction de la longueur de la liaison covalente C-H entre les deux atomes modélisés par les deux sphères adjacentes. The group -CH3. The module of FIG. 12 is a module 8 corresponding to a group -CH3 likely to form a simple covalent bond. The carbon atom C is represented by a sphere SCw of radius RCw truncated at the distance RCc, and the three hydrogen atoms are represented by truncated spheres SHw1, SHw2, SHw3 of radius RHw. The truncated spheres SHw1, SHw2, SHw3 are assembled together in a fixed manner (gluing of the spheres together or molding of the module 8 as a whole for example) or with a degree of freedom in rotation (by assembly means according to FIG. prior art, such as rods or clips). The distance between the respective centers of two truncated adjacent spheres is a function of the length of the C-H covalent bond between the two atoms modeled by the two adjacent spheres.

Le module 8 de la figure 12 comprend également trois aimants AH1, AH2, AH3. Chaque aimant AH1, AH2, AH3 est localisé sous la surface de l'une des sphères SHwl, SHw2, SHw3, et a un axe parallèle à l'axe formé par le centre de la sphère SCw et le centre de l'une des sphères SHwl, SHw2, SHw3. L'intensité de la force magnétique de chaque aimant AH1, AH2, AH3 est fonction de l'intensité de la force d'une liaison hydrogène faible de type C-H...0 ou C-H...N. The module 8 of FIG. 12 also comprises three magnets AH1, AH2, AH3. Each magnet AH1, AH2, AH3 is located under the surface of one of the SHw1, SHw2, SHw3 spheres, and has an axis parallel to the axis formed by the center of the sphere SCw and the center of one of the spheres SHw1, SHw2, SHw3. The intensity of the magnetic force of each magnet AH1, AH2, AH3 is a function of the intensity of the force of a weak hydrogen bond of the type C-H ... 0 or C-H ... N.

Chaque aimant est ainsi susceptible d'être utilisé pour associer deux modules entre eux par une interaction modélisant une liaison hydrogène faible. Each magnet is thus likely to be used to associate two modules together by an interaction modeling a weak hydrogen bond.

La sphère SCw est de plus tronquée selon un plan PC situé à la distance RCc du centre de la sphère SCw et sensiblement parallèle à un plan défini par les centres des trois sphères SHwl, 15 SHw2, SHw3. Enfin, le module 8 de la figure 12 comprend également un dispositif magnétique ACc3, situé sensiblement au centre de la section PC et possédant une symétrie ternaire (Figure 3). Le dispositif magnétique ACc3 présente une face extérieure divisée en six secteurs répartis autour de l'axe du dispositif magnétique ACc3 sensiblement perpendiculaire au plan PC. Chaque secteur 20 génère un champ magnétique à l'extérieur du module selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du dispositif magnétique et deux secteurs adjacents génèrent des champs magnétiques de polarités opposées. The sphere SCw is further truncated along a plane PC located at the distance RCc from the center of the sphere SCw and substantially parallel to a plane defined by the centers of the three spheres SHw1, SHw2, SHw3. Finally, the module 8 of Figure 12 also comprises a magnetic device ACc3, located substantially in the center of the PC section and having a ternary symmetry (Figure 3). The magnetic device ACc3 has an outer face divided into six sectors distributed around the axis of the magnetic device ACc3 substantially perpendicular to the plane PC. Each sector 20 generates a magnetic field outside the module in a direction substantially parallel to the axis of the magnetic device and two adjacent sectors generate magnetic fields of opposite polarities.

L'atome de carbone du groupe CH3 est chargé négativement. Cette charge peut être 25 modélisée dans le module ûCH3 par quatre aimants faibles supplémentaires situés sous la surface de la sphère SCw dont seuls deux aimants AC1, AC2 sont visibles sur la figure 12. Elle peut aussi être simulée en utilisant les lignes de champs générées par les aimants AH1, AH2, AH3. Avec des dispositifs magnétiques calibrés en taille et bien positionnés, ces lignes partent des faces internes négatives des aimants, ressortent du module en traversant la sphère SCw du 30 carbone pour rejoindre la face positive des aimants AH1, AH2, AH3 (Figure 14). Cette figure est représentée dans le plan des centres des atomes C, H1 et H2. Dans la figure 14, seules les lignes de champ magnétique générées par l'aimant AH2 sont dessinées. The carbon atom of the CH3 group is negatively charged. This charge can be modeled in the module ûCH3 by four additional weak magnets located below the surface of the sphere SCw of which only two magnets AC1, AC2 are visible in FIG. 12. It can also be simulated using the field lines generated by the magnets AH1, AH2, AH3. With magnetic devices calibrated in size and well positioned, these lines start from the negative internal faces of the magnets, emerge from the module through the carbon sphere SCw to reach the positive side of the magnets AH1, AH2, AH3 (Figure 14). This figure is represented in the plane of the centers of the atoms C, H1 and H2. In Figure 14, only the magnetic field lines generated by the magnet AH2 are drawn.

La figure 13 présente deux modules 8, 8' -CH3, selon la figure 12, qui sont associés entre 35 eux par une disposition mécanique de l'état de l'art, non représenté. Le dispositif mécanique, à lui seul, laisse la rotation autour de l'axe C-C d'un module par rapport à l'autre totalement libre. La rotation est contrôlée par l'intermédiaire de leurs dispositifs magnétiques AC3 respectifs pour simuler la conformation de la molécule H3C-CH3. Les dispositifs magnétiques AC3 des modules -CH3 s'orientent spontanément de sorte que, lorsqu'ils sont associés entre eux, la forme obtenue représente une molécule H3C-CH3 dans sa forme alternée stable. Les atomes d'hydrogène de l'un des modules -CH3 sont ainsi le plus loin possible des atomes d'hydrogène de l'autre module - CH3. La forme éclipsée de la molécule H3C-CH3 peut être obtenue par une rotation manuelle d'un module -CH3 par rapport à l'autre, mais cette forme est instable et l'assemblage des deux modules revient à sa position d'équilibre lorsqu'il est laissé libre. Ainsi, le dispositif magnétique particulier utilisé dans l'exemple des figures 12, 13 permet de contrôler la rotation du module - CH3 lorsqu'il est associé à un autre module de type -CH3. Figure 13 shows two modules 8, 8 '-CH3, according to Figure 12, which are associated with each other by a mechanical arrangement of the state of the art, not shown. The mechanical device, alone, leaves the rotation around the axis C-C of a module relative to the other completely free. Rotation is controlled through their respective AC3 magnetic devices to simulate the conformation of the H3C-CH3 molecule. The magnetic devices AC3 of the -CH3 modules are oriented spontaneously so that, when they are associated with each other, the resulting form represents a molecule H3C-CH3 in its stable alternating form. The hydrogen atoms of one of the -CH3 modules are thus as far as possible from the hydrogen atoms of the other module - CH3. The eclipsed form of the H3C-CH3 molecule can be obtained by a manual rotation of one -CH3 module relative to the other, but this form is unstable and the assembly of the two modules returns to its equilibrium position when he is left free. Thus, the particular magnetic device used in the example of FIGS. 12, 13 makes it possible to control the rotation of the module - CH3 when it is associated with another module of the type -CH3.

Modèle du cristal de glace La figure 15a est une représentation schématique d'un cristal de glace 1h : des molécules d'eau HOH sont assemblées par des liaisons hydrogènes O-H...O pour former des hexagones réguliers adjacents. Les grands disques noirs représentent les atomes d'oxygène et les petits disques remplis de blanc représentent les atomes d'hydrogène. Dans la figure 15b, le cristal de glace est reproduit suivant un modèle de l'invention. Chaque molécule HOH est ici modélisée par une surface SO aimantée selon quatre directions. Dans les deux directions, correspondant aux sites sur lesquels une liaison hydrogène est susceptible de se former sur l'atome d'oxygène, la sphère est déformable. Les deux autres directions correspondent aux sites des atomes d'hydrogène qui sont également déformables. Avec l'invention, le cristal de glace est simulé par des modules SO assemblés en hexagones par l'intermédiaire de leurs aimants respectifs. Model of the Ice Crystal Figure 15a is a schematic representation of an ice crystal 1h: HOH water molecules are joined by hydrogen bonds O-H ... O to form adjacent regular hexagons. Large black disks represent oxygen atoms and small disks filled with white represent hydrogen atoms. In Figure 15b, the ice crystal is reproduced according to a model of the invention. Each molecule HOH is modeled here by a surface SO magnetized in four directions. In both directions, corresponding to the sites on which a hydrogen bond is likely to form on the oxygen atom, the sphere is deformable. The other two directions correspond to the sites of the hydrogen atoms which are also deformable. With the invention, the ice crystal is simulated by SO modules assembled in hexagons via their respective magnets.

Modèle de molécules avec un halogène Les atomes d'halogène X (X=F ou Cl, Fluor, Chlore...), liés à un atome de carbone, sont considérés comme électronégatifs. Leur densité électronique montre une accumulation de charges négatives sur un tore autour de l'atome X, l'axe du tore étant la liaison X-C. Les trois paires libres d'électrons sont délocalisés dans la région de ce tore (Figure 16). Par contre, on observe un déficit en électrons sous la surface de van der Waals de ces atomes dans la région de l'axe de la liaison C-X. Les atomes d'halogène forment des liaisons hydrogène faibles en tant qu'accepteurs. Les modules représentant les atomes d'halogènes sont donc non déformables. Leur densité de charge est simulée dans le module par un aimant torique 9, tel que montré sur la figure 17, dont l'axe est la liaison C-X avec le pole négatif placé vers l'extérieur du tore. Les lignes de champ magnétique en sortant de la face interne positive du tore pour rejoindre la face externe négative du tore simulent aussi la charge positive de l'atome dans la région de l'axe C-X. Le choix du dispositif magnétique permet de simuler une charge atomique qui n'est pas simplement une charge ponctuelle, mais distribuée dans le volume du module. Une description précise de la distribution des charges pour tout type d'atome ou groupe d'atomes (halogènes X-C, -OH, >C=O, HOH, -CH3... voire métaux dans les molécules organométalliques) peut être obtenue en utilisant un modèle d'atomes multipolaires (Zarychta et al, Acta Cryst. 2007, A63, 108-125, On the application of an experimental multipolar pseudo-atom library for accurate refinement of small-molecule and protein crystal structures). Model of molecules with a halogen The halogen atoms X (X = F or Cl, Fluorine, Chlorine ...), linked to a carbon atom, are considered as electronegative. Their electron density shows an accumulation of negative charges on a torus around the X atom, the axis of the torus being the X-C bond. The three free pairs of electrons are delocalized in the region of this torus (Figure 16). On the other hand, there is a deficiency of electrons below the van der Waals surface of these atoms in the region of the axis of the C-X bond. The halogen atoms form weak hydrogen bonds as acceptors. The modules representing the halogen atoms are therefore non-deformable. Their charge density is simulated in the module by a toric magnet 9, as shown in FIG. 17, whose axis is the C-X bond with the negative pole placed towards the outside of the torus. The magnetic field lines exiting the positive internal face of the torus to join the negative outer face of the torus also simulate the positive charge of the atom in the region of the axis C-X. The choice of the magnetic device makes it possible to simulate an atomic charge which is not simply a point charge, but distributed in the volume of the module. A precise description of the charge distribution for any type of atom or group of atoms (halogens XC, -OH,> C = O, HOH, -CH3, or even metals in the organometallic molecules) can be obtained by using a model of multipolar atoms (Zarychta et al., Acta Cryst., 2007, A63, 108-125, on the application of an experimental multipolar pseudo-atom library for the accurate refinement of small-molecule and protein crystal structures).

Nyburg & Faerman (1985), dans "Nyburg S.C. & Faerman C.H. Acta Cryst. (1985). B41,274-279. A Revision of van der Waals Atomic Radii for Molecular Crystals: N, O, F, S, CI, Se, Br and I Bonded to Carbon" ont noté que les atomes ûCl, -Br et ûI liés a un carbone avaient un rayon de van der Waals inférieur suivant la direction polaire (axe C-X) que dans les directions équatoriales (perpendiculaire à C-X). Le fluor a, quant à lui, des rayons de van der Waals polaires et équatoriaux similaires. Les modules représentant les atomes d'halogène ont donc une calotte, qui n'est pas nécessairement sphérique, mais ellipsoïde. Nyburg & Faerman (1985), in "Nyburg SC & Faerman CH Acta Cryst. (1985) B41,274-279 .A Revision of van der Waals Atomic Radii for Molecular Crystals: N, O, F, S, Cl, Se , Br and I Bonded to Carbon "noted that carbon-bonded carbon atoms have a lower van der Waals radius in the polar direction (CX axis) than in equatorial directions (perpendicular to CX). Fluorine has similar polar and equatorial van der Waals radii. The modules representing the halogen atoms therefore have a cap, which is not necessarily spherical, but ellipsoid.

Macromolécules Des macromolécules constituées de plusieurs milliers d'atomes comme les protéines ou des brins d'ADN ont une forme globulaire. La figure 18 donne une vue de la beta-lactamase TEM1 (Jelsch et al., 1993, Proteins: structure, function & genetics. 16, 364-383.) obtenue par ordinateur, où chaque atome est représenté par une sphère. La figure 19 donne une vue d'un module 10 représentant la surface de van der Waals lissée de la protéine. L'assemblage du polypeptide qu'est la protéine par des modules élémentaires serait ici fastidieux. Macromolecules Macromolecules consisting of several thousand atoms such as proteins or strands of DNA have a globular form. Figure 18 gives a view of the TEM1 beta-lactamase (Jelsch et al., 1993, Proteins: structure, function & genetics, 16, 364-383) obtained by computer, where each atom is represented by a sphere. Figure 19 is a view of a module showing the smoothed van der Waals surface of the protein. The assembly of the polypeptide protein by elementary modules would be tedious here.

La forme globulaire de la protéine peut être reproduite (Figure 19) par l'état de l'art de la plasturgie et de la conception assistée par ordinateur ou par des imprimantes 3D. L'invention consiste ici à supplémenter le module globulaire obtenu par des modules aimantés sur le site des atomes ou groupes chargés. Ce dispositif ou des modules aimantés éventuellement déformables sont ajoutés à une forme globulaire pour simuler les macromolécules peut également s'appliquer à des groupes ou molécules plus petits, c'est-à-dire des fragments rigides qui ont une forme fixe (benzène, naphtalène, phénol, anthracène, bases de l'ADN, cubane, fullerènes, nanotubes de carbone, cycles aromatiques ...). Ce dispositif peut s'appliquer à des fragments incomplets, le module est alors tronqué afin de pouvoir former une liaison covalente. Le module globulaire présente au préalable des trous perpendiculairement à la surface, dans les zones correspondant à des atomes chargés. Les modules aimantés ajoutés sont ensuite fixés sur le module globulaire par enfoncement, collage ou vissage dans ces trous, aux endroits repérés + et -. Les trous ont une forme cylindrique lorsque l'orientation en rotation des modules surajoutés est indifférent ou libre (atomes d'hydrogène, atomes d'azote avec un doublet -N:, groupes -NH3, -CH3, -OH). Dans le cas contraire, le trou a une forme non cylindrique pour forcer le module à être dans une orientation particulière. Dans ce cas, le module aimanté qui constitue la partie mâle doit avoir une forme compatible pour être fixé dans la partie femelle. Les atomes =0 ayant deux doublets électroniques et liés par liaison covalente double sont dans ce cas de figure, ils ont une orientation particulière qui est connue et des trous à section losange, elliptique ou rectangulaire, par exemple, conviendraient. The globular form of the protein can be reproduced (Figure 19) by the state of the art in plastics processing and computer-aided design or 3D printers. The invention here consists in supplementing the globular module obtained by magnetized modules on the site of the charged atoms or groups. This device or possibly deformable magnetized modules are added to a globular form to simulate macromolecules can also be applied to smaller groups or molecules, that is to say rigid fragments that have a fixed form (benzene, naphthalene , phenol, anthracene, bases of DNA, cubane, fullerenes, carbon nanotubes, aromatic cycles ...). This device can be applied to incomplete fragments, the module is then truncated in order to form a covalent bond. The globular module has beforehand holes perpendicular to the surface, in the areas corresponding to charged atoms. The added magnetized modules are then fixed on the globular module by pressing, gluing or screwing into these holes, at the locations marked + and -. The holes have a cylindrical shape when the rotational orientation of the superadded modules is indifferent or free (hydrogen atoms, nitrogen atoms with a doublet -N:, -NH3 groups, -CH3, -OH). In the opposite case, the hole has a non-cylindrical shape to force the module to be in a particular orientation. In this case, the magnetized module that constitutes the male part must have a compatible shape to be fixed in the female part. The atoms = 0 having two electronic doublets and linked by double covalent bond are in this case, they have a particular orientation which is known and rhombic holes, elliptical or rectangular, for example, would be suitable.

Un module aimanté peut représenter un atome (=0) ou un groupe d'atome (-OH, -NH3+, - CH3...). La surface du module protéique de même que les atomes ajoutés pourront être coloriés pour aider à la reconnaissance des types atomiques (C, 0, N, H, S...). Les dispositifs magnétiques ajoutés pourront être déformables ou non, suivant que l'atome ou groupe d'atomes simulé peut former une liaison hydrogène forte ou non. La surface du module protéique, une fois les modules magnétiques ajoutés, est sensiblement similaire à la surface de van der Waals de la structure protéique réelle. Dans les régions correspondant aux atomes polaires ajoutés au module globulaire, la surface du module peut cependant s'enfoncer sous l'effet d'une liaison hydrogène forte. A magnetized module can represent an atom (= 0) or a group of atoms (-OH, -NH3 +, - CH3 ...). The surface of the protein module as well as the added atoms can be colored to help the recognition of atomic types (C, 0, N, H, S ...). The magnetic devices added may be deformable or not, depending on whether the atom or group of atoms simulated can form a strong hydrogen bond or not. The surface of the protein module, once the magnetic modules are added, is substantially similar to the van der Waals surface of the actual protein structure. In the regions corresponding to the polar atoms added to the globular module, however, the surface of the module may sink under the effect of a strong hydrogen bond.

L'arrimage d'un ligand (petite molécule) dans un site actif de protéine pourra ainsi être testé à la main et l'on pourra sentir les forces électrostatiques. Le ligand est constitué par l'assemblage de modules élémentaires aimantés comme décrit dans la partie précédente de l'invention. L'échelle de la protéine et de la petite molécule devront être identiques (par exemple lcm pour 1 Angstrom) pour que les deux objets soient compatibles. L'interaction entre deux macromolécules peut aussi être simulée. Dans le cas d'une enzyme, si l'on ne s'intéresse qu'à la région liant le ligand, on peut se contenter de placer les aimants seulement dans la région du site actif. Les aimants + et - visibles sur la figure 19 sont dessinés plus ou moins elliptiques et avec différentes orientations : ceci reflète l'orientation des aimants dont la surface est parallèle à la surface locale du module globulaire. The binding of a ligand (small molecule) in an active site of protein can thus be tested by hand and we can feel the electrostatic forces. The ligand is constituted by the assembly of magnetized elementary modules as described in the previous part of the invention. The scale of the protein and the small molecule must be identical (for example 1 cm for 1 Angstrom) for the two objects to be compatible. The interaction between two macromolecules can also be simulated. In the case of an enzyme, if one is only interested in the ligand binding region, it is sufficient to place the magnets only in the region of the active site. The + and - magnets visible in Figure 19 are drawn more or less elliptical and with different orientations: this reflects the orientation of the magnets whose surface is parallel to the local surface of the globular module.

Les aimants représentant les atomes d'hydrogène et les atomes d'azote présentant un doublet électronique sont à symétrie cylindrique. Les atomes d'oxygène =0 sont modélisés par des modules ayant une aimantation de forme plus complexe (cf Figure 10). Les modules -OH, - NH3, -CH3 ou autres destinés à être rajoutés sur le module de la protéine suivent les principes de l'invention décrits précédemment (aimantation et déformation). The magnets representing the hydrogen atoms and the nitrogen atoms having an electronic doublet are cylindrically symmetrical. The oxygen atoms = 0 are modeled by modules having a magnetization of more complex shape (cf Figure 10). The -OH, -NH3, -CH3 or other modules intended to be added to the protein module follow the principles of the invention described above (magnetization and deformation).

Claims

REVENDICATIONS1. Module for simulating a group of atoms comprising at least one atom in a three-dimensional model of molecular structure, characterized in that it comprises at least a first magnetic device (AH1) capable of cooperating with a magnetic device of another module for simulate a bond or chemical interaction.

2. Module according to claim 1, wherein the first magnetic device (AC3) is adapted to control a rotation of the other module around an axis of the simulated chemical bond, the magnetic force of the first magnetic device (AC3). to simulate the rigidity and / or angular energy diagram of the simulated chemical bond.

3. Module according to one of claims 1 to 2, characterized in that it comprises a planar face, the magnetic device being capable of generating a magnetic force substantially perpendicular to said flat face when it interacts with another magnetic device.

4. Module according to claim 3 in combination with claim 2, wherein the magnetic device (AC3) generates a field variable in intensity or polarity depending on the angular position around the axis of rotation and possibly also depending on the distance to the axis.

The module of claim 1, wherein a pole of the first magnetic device (AH1) facing the outside of the module is a function of the sign of the local electrical charge of the simulated atom or group of atoms.

6. Module according to one of the preceding claims, adapted to be locally deformable in the vicinity of the first magnetic device (AH1) so that the outer surface of the module (5) has locally in the vicinity of the first magnetic device: - a first form (SH1w) when the first magnetic device (AH1) does not cooperate with any magnetic device of another module, and - a second form (SH1p) when the magnetic device cooperates with a magnetic device of another module (5 ') for simulate a chemical interaction.

7. Module according to claim 6, wherein the first form is substantially a spherical cap (SHlw) whose center substantially corresponds to a center of an atom of the group of simulated atoms and a radius of which is substantially proportional to the radius of van der Waals of the atom.

8. Module according to claim 7, wherein the second form (SHlp) of the outer surface of the module is a flattened shape of the first form (SH1w).

9. Module according to one of claims 6 to 8, comprising a first portion of non-deformable material and a second portion of deformable material in the vicinity of the first magnetic device.

10. Module according to one of claims 6 to 9, wherein the second part is overmolded or glued on the first part.

11. Module according to claim 1, characterized in that it has a complex shape representing a molecule or a macromolecule, and in that it comprises a plurality of magnetic devices.

Module according to claim 1, wherein the outer surface of the module represents a van der Waals surface of a simulated group of atoms, the outer surface having a convex flattening with respect to the van der Waals surface at the magnetic device.

13. Three-dimensional model of molecular structure, characterized in that it is achieved by assembling a plurality of modules according to one of claims 1 to 12, the magnetic devices interacting with each other. 25