Alexis Markovits

Professeur des Universités

Alexis MARKOVITS

Professeur à l’Université P. et M. Curie UPMC Paris VI

Laboratoire de Chimie Théorique, Boîte 137, Université P. et M. Curie, 4, place Jussieu, 75252 Paris cédex 05.

Tel. : (33) 01 44 27 26 82 Fax : (33) 01 44 27 41 17

Mon activité de recherche concerne l’application de la Chimie quantique à l’étude de la structure et de la réactivité aux surfaces de solides. Il s’agit d’élaborer des modèles pertinents pour comprendre la réactivité et interpréter des résultats expérimentaux. La catalyse hétérogène constitue l’un des champs d’application.

CURSUS :

2013 : Professeur des Universités, Laboratoire de Chimie théorique, boîte 137, Université P. et M. Curie, Paris VI, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05.

1998 : Maître de conférences des Universités, Laboratoire de Chimie théorique, boîte 137, Université P. et M. Curie, Paris VI, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cédex 05.

1998 : Stage postdoctoral à l’Université de Barcelone et de Tarragone (Espagne) avec les Professeurs F. Illas et J.-M. Ricart. Etude théorique de l’adsorption et des fréquences de vibration du carbonate et du trioxyde de carbone Tsur une surface de platine Pt(111).

1997: Doctorat en Chimie spécialité "Chimie informatique et théorique" avec les félicitations du jury, Université P. et M. Curie, Paris 6, label européen. Sujet de la thèse: Etude de surface et d’interface par la méthode périodique Hartree-Fock : l’interface Si/SiO2 et l’adsorption de petites molécules sur des surfaces d’oxyde métalliques. Directeur de thèse : Professeur Christian Minot. Membres du jury: Professeurs P. S. Bagus (U.S.A.), G. Boureau (Paris), K. Jug (Hanovre), Ch. Minot (Paris), C. Pisani (Turin), L. Stauffer (Mulhouse).

1994: Diplôme de D.E.A. de Chimie informatique et théorique Université P. et M. Curie, Paris 6.

COMMISSIONS :

Depuis 2007 Membre élu du bureau de la commission de spécialistes n°31

2004-2007 Membre élu de la commission de spécialistes n°31

CRITIQUE DE JOURNAUX :

Critique pour les journaux The Journal of Physical Chemistry B, The Journal of Physical

Chemistry C, Surface Science et Journal of Molecular Structure : THEOCHEM.

ENCADREMENT D’ETUDIANTS

Co-encadrement de thèses

• 2005-2008 Sébastien Fernandez Modélisation de l'effet "Strong Metal-Support Interaction" et de la réaction de "Fisher-Tropsch". Etude théorique de la réactivité des surfaces d'oxyde métalliques (50%)
• 2005-2008 Sarra Bouzriba Modélisation de la photochimie des oxydes de titane
• 2002-2005 Marion Ménétrey Modélisation de la réactivité sur les oxydes métalliques (50%)
• 2000-2004 Ana Valcarcel Etude théorique de l’adsorption d’alcanes à la surface de métaux (10%)
• 2000-2003 Jérôme Leconte « Etude théorique d’adsorptions sur la surface (111) 7 X 7 du silicium et de l’hydrogénation.de la surface du rutile (110) » (50%)

Encadrement de DEA ou Master

• 2004-2005 Sébastien Fernandez Etude de l'hydrogénation d'une surface d'oxyde métallique en présence d'un dépôt de métal (100%)
• 2003-2004 Asma Bouzoubaa « Réduction de différentes phases et faces d’oxydes de titane » (50 %)
• 2001-2002 Marion Ménétrey « Réactivité des surfaces des oxydes de métaux réduits » (100%)

Encadrement de stage de Maîtrise

• 2005 Karim Balia « Etude de l’énergie d’interaction à bas taux de recouvrement entre les métaux de la première série de transition et la surface TiO2(110) dans sa phase rutile. Encadrement d’étudiants en stage postdoctoral 2001-2003 M. K. Skalli Modélisation quantique en Chimie des surfaces : Etude théorique de réactivité à la surface d’oxyde métalliques et du rôle du cocatalyseur dans la catalyse hétérogène de Ziegler-Natta.

Détails des encadrements :

Jérome Leconte (thèse soutenue en septembre 2002 à Paris 6), étudiant en thèse à Paris 6 que j’ai encadré à l’Université P. et M. Curie, a participé à la première des étapes du projet de l’étude de la réaction de Fisher-Tropsch (publication numérotée ci-dessous 20). Il s’agit de l’hydrogénation d’une surface TiO2 et de la première étude relative à la réduction d’une surface (TiO2(110) phase rutile).

L’étude de la réactivité des surfaces réduites, mais cette fois par une réduction plus classique, celle par lacune d’oxygène de surface, a été l’objet du stage de DEA de Paris (2001-2002) de Marion Ménétrey que j’ai encadrée. Ce travail a permis la publication d’un article [24] qui montre l’influence de défauts de surface sur la réactivité de petites molécules pour la catalyse hétérogène dans le cas du dioxyde de titane, qui est un oxyde réductible. Après avoir co-encadré le stage de DEA de mademoiselle Ménétrey, j’ai co-encadré sa thèse à l’Université de Paris 6 soutenue en octobre 2005. Son travail a été étendu aux cas d’oxydes dits non-réductibles. C’est ainsi que nous avons étudié la structure électronique de plusieurs sortes de défauts de surface et que nous avons proposé de nouveaux modèles de ces défauts. Nous avons aussi examiné la réactivité de surfaces réduites. Plusieurs articles parlent de son travail, dont, en ce qui concerne la période 2004-2007, sept articles [26-28,31,,34,37,38]. Avec la volonté de généraliser l’étude de la réduction à plusieurs oxydes, un travail a été entrepris pour le stage de DEA de Paris 6 de Asmae Bouzoubaa que j’encadre (2003-2004). Il s’agit de la comparaison du caractère réductible de différentes phases et faces du dioxyde de titane. Son travail a permis la publication de deux articles. [32,34]. Mademoiselle Bouzouba poursuit sa thèse dans la même thématique mais dans un autre laboratoire car nous ne disposions malheureusement pas de financement.

Un sujet d’étude qui si situe dans la même ligne et dont les travaux de Mademoiselle Ménétrey et de Monsieur Karim Balia furent la base, est l’étude de l’adsorption de petits grains métalliques à la surface d’un oxyde, MgO ou TiO2. Il s’agit d’orienter le chimiste dans le choix du catalyseur pour que l’interaction entre le métal et la surface, appelée SMSI pour Strong Metal-Support Interaction, soit optimale. Pour traiter ce sujet, j’ai encadré Monsieur Sébastien Fernandez lors de son stage de DEA (2004/2005), puis je co-encadre sa thèse depuis 2005. Un article a d’ores et déjà été accepté [39] et deux autres soumis sont en bonne voie [40,42]. D’autres publications suivront.

Enfin, depuis2005, je co-encadre la thèse de Mademoiselle Sarra Bouzriba inscrite à l’Université de Paris 6. Son sujet de thèse est la photocatalyse de TiO2. Notre modèle consiste à imposer un état de haut spin pour étudier un « état excité » avec un logiciel périodique. Imposer un moment magnétique de 2 (la présence de deux électrons célibataires par cellule) impose de promouvoir un électron de la bande de valence vers la bande de conduction. Nous avons étudié la convergence de cette description en fonction de la taille de la cellule. Quand la cellule est petite, on impose un état ferromagnétique ; quand la cellule est grande, l’énergie d’excitation doit converger vers le gap d’énergie de la multicouche décrite. La méthode GGA (PW91) échoue à ce critère. La méthode LDA+U y réussit mais décrit mal l’adsorption. J’ai encadré également le docteur M. K. Skalli (2001-2003). Après avoir soutenu une thèse d’université en France, M. K. Skalli est en France pour un stage post doctoral afin de réaliser des travaux qui lui ont permis de soutenir une thèse d’état au Maroc. L’encadrement du Docteur K. Skalli a abouti pour le moment à trois publications et concerne deux points de la catalyse hétérogène :

a) la catalyse Ziegler-Natta.

b) la catalyse de Fisher-Tropsch avec comme toute premières étapes

• l’adsorption de nickel sur une surface d’oxyde de magnésium MgO constitue une surface plus facile à modéliser qu’une surface de TiO2 car cette dernière est réductible.
• l’hydrogénation d’une surface TiO2. Le caractère réductible de TiO2 par hydrogénation y est développé.

Un autre aspect de mon travail est l’étude de l’isomérisation d’alcanes sur des surfaces de métaux. J’ai depuis 1998 une collaboration suivie avec les groupes de recherche des professeurs Illas de l’Université de Barcelone et Ricart de l’Université de Tarragone. Cette collaboration se concrétise par des échanges de chercheurs réguliers. J’ai ainsi encadré encadre Mlle Ana Valcarcel étudiante en thèse à l’Université de Tarragone qui a suivi un stage de trois mois en 2001 dans mon laboratoire. Mon rôle consiste à l’initier aux calculs périodiques. Cette méthode est un complément naturel aux calculs moléculaires qui sont menés dans les groupes partenaires. Deux publications ont été acceptées.

COLLABORATIONS INTERNATIONALES AVEC DES SCIENTIFIQUES

• Professeur Francesc Illas, de l’Université de Barcelone : « Catalyse par de gros grains de fer déposés sur une surface d’un oxyde réductible ». Cette collaboration a permis d’utiliser entre 2006 et 2007 le supercalculateur barcelonais MARENOSTRUM et de réaliser des calculs DFT spin polarisés sur de très gros grains de fer. Ces calculs sont maintenant terminés. La publication est en cours de rédaction.
• Professeur Gianfranco Pacchioni, de l’Université de Milan. « Catalyse par de petits grains de fer déposé sur la surface d’un oxyde non-réductible ». Par rapport au thème précédent, on souhaite ici utiliser un modèle plus simple (surface d’un oxyde non réductible, petits grains métalliques de 4-5 atomes) afin dé réaliser d’ores et déjà l’étude d’adsorption. Pour le moment, CO et H2O ont été coadsorbés sur une surface de MgO avec un grain de 5 atomes de fer. Les calculs sont terminés, une publication est en cours de rédaction.
• Dr Khalid Skalli, maître de conférences à l’Université de Fès. Nous explorons les propriétés particulière d’un oxyde réductible, l’oxyde de cérium, face à l’adsorption de d’atomes métalliques de la première série de transition comme Ni et ou bien de l’adsorption d’or. »

INVITATION PAR DES SCIENTIFIQUES

Invitation par le Professeur Cesare Pisani au laboratoire de Chimie théorique de l’Université de Turin (1 mois en 1995)

Bourse de mobilité européenne TMR, Professeur F. Illas et J. M. Ricart, Université de Barcelone et de Tarragone, Espagne (neuf mois, d’octobre 1997 à juillet 1998 en 2000). Etude théorique de la spectroscopie IR d’oxoanions adsorbés sur des surfaces métalliques.

Accords INTAS, Professeur K. Jug, Université de Hannovre, Allemagne (une semaine en 2000). Etude théorique la structure de l’interface Vox / TiO2. Bourse de mobilité européenne TMR, Professeur J. M. Ricart, Université de Tarragone, Espagne (un mois en 2000). Etude théorique de la spectroscopie IR d’oxoanions adsorbés sur des surfaces métalliques.

Bourse de mobilité européenne TMR ; Professeur F. Illas, Université de Barcelone, Espagne (2 mois en 2001).

Etude de l’adsorption d’alcanes sur des surfaces métalliques. Bourse de mobilité européenne TMR, Professeur F. Illas, Université de Barcelone, Espagne (1 mois en 2002).

Etude de l’adsorption d’alcanes sur des surfaces métalliques.

INVITATION DE SCIENTIFIQUES

• Accueil en janvier 2007 de Monsieur Francesc Illas, Professeur à l’Université de Barcelone, en tant que Professeur invité par l’Université de Paris 6
• Accueil en 2007 de Monsieur Mauro Causa, Professeur à l’Université de Calabre en tant que Professeur invité par l’Université de Paris 6
• Mlle Ana Valcarcel, étudiante en thèse à l’Université de Tarragone, Espagne (trois mois en 2002).Etude de l’adsorption d’alcanes sur des surfaces métalliques

COEDITEUR D’UN NUMERO SPECIAL

Je travaille comme co-éditeur à la réalisation d’un numéro spécial de Journal of Molecular structure : Theochem. consacré à la catalyse en général et à la catalyse hétérogène en particulier. J’ai lancé des invitation à soumettre des articles et passerai bientôt à l’étape de distribution des manuscrits à des arbitres.

GDR

Membre du GDR “ Dynamique quantique ab initio appliquée à la catalyse ”

ORGANISATION DE CONGRES

membre du comité d’organisation du congrès : « 8th International Conference on Theoretical aspects of heterogeneous Catalysis », La-Colle-sur-Loup , France, juin 2000.

Membre du comité d’organisation du congré : « 4th European Workshop QSCP Quantum Systems in Chemistry and Physics, Marly-le-Roi, France, July 1999.