Cinq doctorants du LCPQ ont récemment soutenu leur thèse :
- Vijay Gopal Chilkuri (SEM), Vendredi 16 Octobre 2015
Titre : "Étude du phénomène de double échange : de l’origine microscopique aux propriétés collectives"
Résumé : Les matériaux tels les nickelates et les manganites, montrent des propriétés magnéto-électriques intéressantes liées au phénomène de double échange. L’objectif principale de ce travail est d’étudier le mécanisme de ce phénomène afin d’en comprendre l’origine, à la fois microscopique, par la détermination des interactions dominantes dans des composés moléculaires à deux centres magnétiques et macroscopique, par l’étude des effets collectifs dans des systèmes de plus grande taille. La première partie consiste en une étude par des méthodes ab initio de séries de systèmes organiques conjugués qui présentent un phénomène de double échange. Les énergies et fonctions d’onde du bas du spectre sont utilisées pour extraire les interactions du modèle de double échange. Par cette analyse nous montrons qu’il existe des systèmes organiques conjugués susceptibles de posséder des propriétés magnéto-électriques similaires à celles observées dans les matériaux constitués de métaux de transition. La deuxième partie est consacrée à une étude détaillée des propriétés collectives du modèle de double échange dans des systèmes monodimensionnels de taille variable. Des chaînes 1D de sites à deux orbitales et un ou deux électrons par sites sont étudiées au moyen de diagonalizations exactes. Nous avons développé des outils d’analyse afin d’étudier l’extension spatiale du polaron ferromagnétique et la délocalisation dans l’état fondamental. Enfin nous montrons comment le champ magnétique peut provoquer un changement drastique de la délocalisation électronique et par conséquent de la conductivité en fonction du dopage.
- Christophe Iftner (MAD), le mardi 20 Octobre 2015
Titre : "Modélisation de complexes et agrégats moléculaires en matrice cryogénique."
Résumé : Cette thèse présente le développement et les applications d’un formalisme hybride quantique-classique pour décrire la structure électronique d’un système actif avec un environnement cryogénique (agrégat ou matrice d’atomes de gaz rare). La description quantique de la structure électronique du système actif est faite dans le cadre d’une approximation de type Liaisons Fortes de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité, avec charges atomiques autocohérentes (SCC-DFTB). L’environnement de gaz rare est décrit par des potentiels classiques atome-atome (FF). L’interaction entre le sytème actif et les atomes de l’environnement cryogénique est représentée par des opérateurs matriciels locaux anisotropes électron-atome, ainsi que par des contributions de polarisation et de dispersion. La détermination des opérateurs et des paramètres d’interaction est extraite de calculs ab initio post Hartree-Fock (CCSD(T)) sur les paires atome actif/atome d’argon. Les applications concernent les interactions entre hydrocarbures, agrégats d’eau isolés ou complexes hydrocarbures/eau avec des agrégats et ou des matrices d’argon. Le modèle est validé sur de petits systèmes (molécule C6H6 , molécule H2O) en interaction avec des atomes et agrégats d’argon. Nous avons ainsi déterminé les données structurales et énergétiques pour les agrégats (C6H6)Arn (n<= 55) qui ont été comparées à des données ab initio (DFT, CCSD(T)) pour les plus petits agrégats, ou à des calculs de champ de force publiés dans la littérature pour les agrégats de plus grande taille. Le modèle permet également un traitement unifié de différentes situations électroniques permettant ainsi la détermination de l’évolution des potentiels d’ionisation du système actif en fonction de la taille n de l’agrégat solvatant. [...]
- Thomas Applencourt (GMO), Lundi 2 Novembre 2015
Titre : "Calcul Haute Performance : application aux méthodes d’Interaction de Configuration et Monte Carlo quantique"
Résumé : L’objectif de ce travail de thèse est double : -1- Développement et application de méthodes originales pour la chimie quantique ; -2- Mise au point de stratégies informatiques variées permettant la réalisation de simulations à grande échelle. Dans la première partie, les méthodes d’Interaction de Configuration (IC) et Quantum Monte-Carlo (QMC) utilisées dans ce travail pour le calcul des propriétés quantiques sont présentées. Nous détaillerons la méthode d’IC sélectionnée perturbativement, Configuration Interaction using Perturbative Selection done Iteratively (CIPSI) que nous avons utilisée pour construire des fonctions d’onde d’essai pour le QMC. La première application concerne le calcul des énergies totales non-relativistes des atomes de transition de la série 3d. Ce travail a nécessité l’implémentation de fonctions de base de type Slater et a permis d’obtenir les meilleures valeurs publiées à ce jour. Le seconde travail concerne l’implémentation de pseudo-potentiels adaptés à notre approche QMC ainsi qu’une étude concernant le calcul des énergies d’atomisation d’un ensemble de 55 molécules. La seconde partie traite des aspects informatiques avec pour objectif l’aide au déploiement des simulations à très grande échelle aussi bien sous l’aspect informatique proprement dit – utilisation de paradigmes de programmation originaux, optimisation des processus monocœurs, calculs massivement parallèles sur grilles de calcul (supercalculateur et Cloud), outils d’aide au développement collaboratif et cætera –, que sous l’aspect utilisateur – installation, gestion des paramètre d’entrée et de sortie, interface graphique, interfaçage avec d’autre code. L’implémentation de ces différents aspects dans nos codes maison Quantum Package et QMC=CHEM) est présentée.
- Nathaniel Raimbault (GMO), Mercredi 4 Novembre 2015.
Titre : Détermination de propriétés magnétiques invariantes de jauge à partir de la densité de courant ""
Résumé : De nombreux phénomènes physiques ne peuvent être compris qu’en s’intéressant à la structure électronique. Cette dernière peut être interprétée en termes de propriétés électromagnétiques, chacune de ces propriétés révélant diverses informations sur le système étudié. Il est donc important d’avoir des outils efficaces afin de calculer de telles propriétés. C’est dans ce contexte que cette thèse a été écrite, notre principal objectif ayant été de développer une méthode générale donnant accès à une vaste gamme de propriétés électromagnétiques.
Dans la première partie de cette thèse, nous décrivons le socle théorique au sein duquel nous travaillons, en particulier la théorie de la fonctionnelle de la densité de courant dépendante du temps (TDCDFT), qui est une approche qui permet de décrire la réponse du système à un champ magnétique.
La seconde partie est consacrée à la méthode que nous avons mise au point pour calculer diverses propriétés magnétiques en préservant l’invariance de jauge. Nous démontrons en particulier qu’en utilisant une simple règle de somme, il est possible de placer les courants diamagnétique et paramagnétique sur un pied d’égalité, évitant par là même les écueils habituels intrinsèques au calcul de propriétés magnétiques, comme la dépendance en l’origine de la jauge du vecteur potentiel. Nous illustrons notre méthode en l’appliquant notamment au calcul de la magnétisabilité et du dichroïsme circulaire, qui est une propriété possédant d’importantes applications pratiques, notamment en biologie.
Dans la dernière partie, plus exploratoire, nous tentons d’étendre notre formalisme aux systèmes périodiques. Nous discutons plusieurs stratégies afin de calculer l’aimantation dans des systèmes décrits par des conditions aux limites périodiques.
- Avijit Shee (GMO), Mardi 26 janvier 2016
Titre : "Relativistic Coupled Cluster Theory - in Molecular Properties and in Electronic Structure"