Le code GSAM : Un algorithme de recherche globale de minima locaux sur
une surface d'énergie potentielle pour déterminer les structures physiquement
raisonnables de clusters atomiques et moléculaires : exemples et applications.
Ph. Carbonnière , Université de Pau et des Pays de l'Adour
Mercredi, 20 juin 2012, 14 h 00, Bibliothèque du LCT, tour 12-13,
4e étage
L'étude
des agrégats (ou clusters) est un domaine de recherche en
pleine expansion car ces entités possèdent des
propriétés différentes de celles des matériaux
massifs et de celles des atomes ou molécules qui les
constituent. Par leurs propriétés singulières
qui peuvent être modulées en modifiant leur taille, leur
rôle dans le domaine de la nanotechnologie est bien établi.
La
première et la plus importante des étapes dans l'étude
des propriétés des agrégats est la détermination
de leurs structures microscopiques qui repose encore principalement
sur des méthodes d'investigation théorique. Même
par cette voie, il y a de nombreuses caractéristiques, soit
liées à la nature de l'entité (ex : nombre de
degrés de liberté, nombre de structures stables
possibles), soit à la nature de la méthode (ex :
qualité de la méthode de calcul de structure
électronique, qualité de la méthode
d'exploration de la surface de potentielle) qui font la
détermination efficiente de leurs structures une tache
extrêmement difficile.
Nous proposons un algorithme capable de trouver les isomères les
plus stables de clusters atomiques ou moléculaires. Cet
algorithme de recherche globale appelé GSAM1 inclut
(i) la génération
orientée d'un jeu initial de structures, semi-aléatoire.
(ii) Un schéma de sélection des structures les plus
différentes topologiquement, a priori de tout calcul de
structure électronique. (iii) Une étape d'optimisation
qui n'optimise complètement que les structures physiquement
probables.
L'efficience de l'algorithme sera illustrée au travers des cas des
clusters de Silicium1 (Sin, n=3-15), de Silicium dopé par un métal alcalin2
(Si10(Li,Na,K)1,2), d'Arséniure de
Gallium3 (GanAsm, n+m=5-8), des clusters
d'Argon4
(Arn, n=20-70). Les études des signatures vibrationnelles
anharmoniques des clusters moléculaires de la cytosine
hydratée5 (C,n H2O, n=1,5) et du Nitrate de
Sodium hydraté6 ((NaNO3, nH2O),
n=1,4, x=1-4) seront également présentées.
Littérature :
1A global search algorithm of minima exploration for the
investigation of low lying isomers of clusters density functional
theory-based potential energy surfaces: The example of Sin
(n = 3,15) as a test case. Marchal R., Carbonniere P., Pouchan C., J. Chem. Phys. 2009, vol 131, 114105.
2Doping-enhanced hyperpolarizabilities of silicon
clusters: A global ab initio and density functional theory study of
Si10 (Li, Na, K) n (n=1, 2) clusters. Karamanis P. Marchal R.
Carbonniere P. Pouchan C., J.
Chem. Phys., 2011, vol 135, 044511.
3On the Structures of Non-Stoichiometric GanAsm
Clusters (5 n < + m < 8). Marchal R., Carbonnière R., Pouchan C., J. Comput. Theor. Nanosci., 2011, vol 8, 568.
4Marchal R., Carbonniere P., Pouchan C., en préparation.
5Vibrational analysis beyond the harmonicity from ab
initio molecular dynamics: case of cytosine in its anhydrous and
aqueous forms. Carbonniere P. Thicoipe S. Very T. Assfeld X., Int. J.
Quant. Chem., 2012, vol 112, 2221.
6Thicoipe S., Carbonniere P., Pouchan C., soumise.