Modélisation des matériaux à propriétés spécifiques

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

Compétences visées :

- utiliser des outils numériques de travail collaboratif

- identifier quels sont les outils de modélisation adaptés à la description des matériaux

- définir et maîtriser les spécificités de la modélisation des matériaux par rapport à la modélisation moléculaire

Notions de modélisation moléculaire.

Contrôle terminal écrit.

I- Introduction

II- Approche quantique : méthodes moléculaires

1. Mécanique quantique et équation de Schrödinger. 2. Les méthodes monodéterminantales. 3. Prise en compte de la corrélation électronique : les méthodes post-Hartree Fock et DFT. 4. Etude des méthodes de la fonctionnelle de la densité (DFT). Application aux propriétés structurales des agrégats moléculaires. 5. Effets de l’environnement. 6. Application à la spectroscopie électronique

III- Approche quantique : les systèmes périodiques

1. La symétrie de translation. 2. La base des fonctions de Bloch. 3. Diagramme de bandes d’énergie. 4. Exemple d’application : calcul des spectres EELS. 5. Simulation des propriétés de surface. 6. Simulation des systèmes avec défauts. 7. Phénomènes d’adsorption : interface gaz/solide.

IV- Dynamique moléculaire : approche classique

1. Principe de la dynamique moléculaire. 2. Les champs de forces. 3. Application : effet de l’environnement sur les spectres électroniques de molécules organiques. 4. Vers les méthodes mixtes de type QM/MM.

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