Etude de matériaux énergétiques par des méthodes « premiers principes ». Théorie et applications

Contexte :

Le contexte général du post-doctorat concerne les propriétés des matériaux énergétiques à base de solides moléculaires. Le but est de déterminer leurs propriétés structurales et thermodynamiques (équation d’état) à l’aide de méthodes de principes premiers, basées sur des propriétés électroniques, telles que la théorie de la fonctionnelle densité (DFT).
Dans ce type de matériaux, les interactions de van der Waals à longue portée jouent un rôle prépondérant. Comme les matériaux ne sont pas correctement modélisés par la théorie de la fonctionnelle densité standard, il est nécessaire d’aller au-delà des approximations usuelles.
De plus, les matériaux d’intérêt sont des solides moléculaires à base de molécules organiques. Ils contiennent notamment un grand nombre d’atomes d’hydrogène dont les noyaux sont connus pour avoir un comportement quantique (énergie de point zéro).
Dans ce projet, nous proposons d’utiliser une fonctionnelle de van der Waals non locale dans le cadre suivant :

• Le logiciel ABINIT (www.abinit.org) sera utilisé et développé dans le cadre d’un projet international à forte visibilité, et surtout dans notre groupe. ABINIT est un logiciel de calcul dans le formalisme DFT, décrivant les fonctions électroniques sur une base d’ondes planes. Il a été adapté aux supercalculateurs massivement parallèles et hybrides.
• Une fonctionnelle de van der Waals non locale sera implémentée dans l’approche « Projector Augmented-Wave » (PAW), qui permet d’obtenir des résultats avec une grande précision. A ce jour, il n’existe pas de code implémentant un formalisme complet « PAW + van der Waals ».

Objectif :

Le(a) post-doctorant(e) devra dans un premier temps développer le cadre théorique, à savoir les fonctionnelles non-locales dans une approche PAW complète.
Dans un second temps, il(elle) devra l’implémenter dans le code ABINIT, en portant une attention particulière au parallélisme sur architecture multi-coeurs.
Enfin le code sera utilisé pour l’étude de propriétés ciblées de solides moléculaires.

CENTRE

DAM – Île-de-France
Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon
01-69-26-40-00

CONTACT

TORRENT Marc
marc.torrent@cea.fr