M2 - Chimie théorique et modélisation

Ce module est une préparation à la poursuite d’études doctorales dans le domaine de la chimie théorique et spécialement dans le domaine de la chimie quantique. Les développements méthodologiques récents et le développement de logiciels de plus en plus performants ont démocratisé l’usage des logiciels de chimie quantique.

Le module contient des enseignements dans les domaines de la structure électronique et de la dynamique moléculaire . Le formalisme des différentes méthodes et leur domaine d’application seront détaillés pour permettre une utilisation éclairée des logiciels de chimie théorique et notamment quantique.

(1) structure électronique

– Hartree-Fock

– corrélation électronique, interaction de configurations, coupled cluster

– Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT)

(2) dynamique nucléaire

– dynamique classique et ab initio (Car Parrinello, Born-Oppenheimer, « propagateurs », ensembles thermodynamiques, calcul d’énergie libre)

– dynamique quantique des processus photos-induits (paquet d’ondes, dynamique adiabatique et non-adiabatique, lien avec le spectre d’absorption, représentation diabatique, dynamique mixte classique-quantique)

Volumes horaires* :

CM : 10

TD : 20

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Présenter les méthodes qui permettent d’explorer les propriétés physico-chimiques des matériaux par le calcul numérique. Donner les fondements mathématiques des outils numériques présentés dans le cadre de l’UE «Modélisation » au M1 et compléter les applications abordées dans le cadre de cette UE.

Volumes horaires* :

CM : 28

TD : 12

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Présenter les méthodes qui permettent d’explorer les propriétés physico-chimiques des matériaux par le calcul numérique. Donner les fondements mathématiques des outils numériques associés.

I- Introduction

II- Approche quantique : méthodes moléculaires : Mécanique quantique, équation de Schrödinger, méthodes DFT.

III- Approche quantique : les systèmes périodiques

IV- Dynamique moléculaire : approche classique

Volumes horaires* :

CM : 30

TD : 10

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Au cours de cet enseignement, les étudiants verront les principales méthodes numériques utilisées dans les logiciels scientifiques et plus particulièrement dans les programmes de chimie théorique.

Volumes horaires* :

CM : 21

TD : 9

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L’objectif est d’acquérir des compétences fortes en chimie théorique par la découverte ou l’approfondissement de diverses thématiques.

Ce module est organisé en deux phases : (i) des cours-séminaires en ligne, délivrés tout au long du premier semestre ; (ii) une semaine de formation intensive au début du mois de janvier, sur l’un des sites du pôle Sud- Ouest du Réseau Français de Chimie Théorique (Bordeaux, Montpellier, Pau, Toulouse).

Les thèmes abordés sont :

– chimie quantique et relativité

– méthodes Monte-Carlo

– exploration des surfaces d’énergie potentielle

– calcul de la structure électronique de systèmes périodiques

– dynamique quantique

– calcul de propriétés spectroscopiques

Volumes horaires* :

CM : 40

TD : 20

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Des exemples de réactions de la catalyse homogène seront présentés en insistant sur les concepts sous-jacents et les limitations des approches théoriques (DFT principalement). La métathèse des oléines et des exemples de polymérisation illustreront la catalyse supportée, en insistant sur l’influence du support.

Divers exemples illustreront la spécificité des nanocatalyseurs, en distinguant le rôle respectif des facteurs électroniques et géométriques.

Volumes horaires* :

CM : 20

TD : 10

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Un stage d’une durée de 5 à 6 mois doit être effectué dans un laboratoire de recherche ou de recherche et développement spécialisé en chimie théorique. Ainsi, les étudiants auront la possibilité d’effectuer ce stage de fin d’étude au sein de laboratoires de recherche académiques ou privés. Sous réserve de l’acceptation préalable de l’équipe pédagogique (sujet de stage en lien avec les enseignements du master et environnement/moyens adéquats), l’étudiant pourra rechercher une équipe d’accueil en milieu académique dans les instituts du Pôle Chimie de l’Université de Montpellier, dans des laboratoires académiques hors de l’Université de Montpellier (en France ou à l’étranger) ou en secteur privé (industries chimiques, pharmaceutiques, …).

Ce stage d’une durée de 5 à 6 mois pourra débuter à partir de mi-janvier après la session d’examen et ne pourra excéder 6 mois pour une période au semestre 10 comprise durant la validité de l’inscription universitaire.

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