Institut des
NanoSciences de Paris
insp
insp
2.jpg

Oxydes en basses dimensions

Calculs de structures électroniques et modélisations multi-échelles

Contacts : Philippe Depondt , Fabio Finocchi , Jacek Goniakowski , Claudine Noguera, Simon Huppert

 

Les calculs de type ab initio, basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, sont conjugués à des simulations de dynamique moléculaire et des techniques de Monte-Carlo cinétique. Une des spécificités des théoriciens est de faire une synthèse entre résultats numériques et modèles théoriques : les données issues des calculs ab initio (morphologies d’équilibre à l’échelle atomique, structures électroniques, propriétés vibrationnelles, cinétiques de réaction, etc.) sont complétées et généralisées à l’aide de modèles simples, capables de dégager les paramètres pertinents et les tendances prévisibles pour d’autres systèmes.

C’est sur cette base que nous avons développé un dialogue avec les expérimentateurs. Des convergences de résultats entre théorie et expérience sont à notre actif dans des cas spécifiques (MgO(111) et adsorption de Na sur la surface (110) du rutile). Nous avons également fourni des concepts généraux pouvant aider les expérimentateurs à prévoir les propriétés physiques d’une vaste classe de systèmes en fonction de leurs caractéristiques majeures. Des exemples dans ce sens peuvent être trouvés dans le cas des agrégats d’oxydes non stoechiométriques, des propriétés acido-basiques des sites de surfaces, de la croissance en homo-épitaxie des surfaces d’oxydes.

Le problème de la définition de l’iono-covalence des liaisons chimiques et du partage de charge électronique a été abordé dans une nouvelle perspective, grâce à une description topologique de la densité électronique, suivant les idées fondatrices de R.W.F. Bader. L’espace est partagé en des bassins séparés par des surfaces sur lesquelles le gradient de la densité électronique ρ(r) est tangent : les bassins représentent donc des domaines fermés par rapport à tout flux de densité électronique. Une fois ces surfaces déterminées numériquement, l’intégration de la densité électronique à l’intérieur des bassins fournit les charges atomiques (dites de Bader). Si les charges de Bader ne correspondent pas à des quantités directement accessibles par les techniques expérimentales, elles sont définies de façon univoque lorsque ρ(r) électronique est donné. La méthode de Bader a été mise en oeuvre dans le logiciel open source ABINIT