Dynamique moleculaire ab initio : methodes numeriques et etude physique de la structure, de la thermodynamique, de la stabilite et de la fragmentation des agregats metalliques de sodium

par PHILIPPE BLAISE

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Claude Guet.

Soutenue en 1998

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le but de cette these est l'etude des agregats metalliques de sodium par la simulation numerique. Nous avons developpe deux codes de calculs de dynamique moleculaire ab initio en fonctionnelle de densite. Le premier se fonde sur le modele semi-classique de thomas-fermi etendu. La resolution est en espace reel et utilise la methode car-parrinello. Son cout est en o(n), et nous avons mis au point un pseudopotentiel qui accelere le calcul. Au sacrifice des effets de couche, nous pouvons etudier un vaste ensemble d'agregats. Nous montrons alors qu'avec un minimum d'ajustements, les agregats de sodium suivent une energetique goutte liquide. Nous avons etudie les modes vibratoires de compression et de surface, ainsi que la repartition de la charge. Nous montrons que l'energie de surface des agregats est tres sensible a la temperature, et que leur point de fusion est plus bas que celui du solide. Nous avons extrait des barrieres de fission grace a une methode de contrainte. Le deuxieme code est base sur le modele quantique de kohn-sham. La resolution est en espace reel, et son cur est le couplage de l'algorithme du point fixe de broyden pour l'auto-coherence avec l'algorithme iteratif de lanczos-davidson pour le probleme propre. Cette methode possede un cout beaucoup plus eleve. Dans un premier temps, nous avons optimise les structures de plus basse energie des petits agregats et calcule leur energetique. L'accord avec des travaux anterieurs est excellent. Puis nous avons etudie la dynamique des agregats tres charges. Nous montrons que la fission peut etre extremement sensible aux conditions initiales. Nous avons mis en evidence pour la premiere fois, que les systemes de grande fissilite multifragmentaient avec l'emission preferentielle de monomeres sur des echelles de temps inferieures a la pico-seconde. Ces resultats ont pu etre obtenus grace au developpement d'une methode originale de maillage adaptatif dont la geometrie suit celle du systeme lors de la fragmentation.


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  • Détails : 133 P.
  • Annexes : 87 REF.

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