Etude des contributions aux surfaces de potentiel et couplages non-adiabatiques par calculs ab initio de structures électroniques et mise aux points des Hamiltoniens effectifs pour les prédictions vibrationnelles : applications aux molécules LiH, H+3 et PH3

par Julien Fremont

Thèse de doctorat en Optique et milieux dilués

Sous la direction de Vladimir Tyuterev.

Soutenue en 2010

à Reims .

  • Titre traduit

    Contribution study to the potential surfaces and non-adiabatic couplings by ab initio electronic structure calculation abd setting points of effective Hamiltonians for vibrational predictions: applications to the LiH, H+3 and PH3 molecules


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  • Résumé

    Ce travail se place à mi chemin entre chimie théorique et spectroscopie moléculaire théorique en proposant d’exploiter à leur maximum les méthodes de chimie quantique pour ensuite réaliser des prédictions théoriques sur les trois molécules LiH, PH3 et H3+. Dans un premier temps, un chapitre est consacré aux méthodes de chimie quantique utilisées dans ce travail et permettant d’obtenir les surfaces d'énergie potentielle et états électroniques. Pour les applications en spectroscopie moléculaire, la surface d'énergie potentielle nécessite une grande précision. Le second chapitre étudie l’influence de la base de calcul, des corrélations électroniques, des corrections relativistes et des méthodes d’extrapolation sur les niveaux vibrationnels de la molécule LiH. Pour une molécule possédant un faible nombre d'électrons, il est possible d'obtenir des précisions sur la surface d'énergie potentielle telle que l'approximation de Born-Oppenheimer est mise en défaut. Le troisième chapitre développe les notions de transformation de contact et Hamiltonien effectif. Il introduit les termes issus des calculs de chimie quantique nécessaires, pour finalement appliquer ce formalisme hors approximation de Born-Oppenheimer à la molécule LiH. L'objectif de ces deux précédents chapitres est d'explorer les limites des précisions offertes par les méthodes ab-initio pour caractériser les états vibrationnels de l'ensemble des isotopologues près de la dissociation. L'étude des molécules possédant un grand nombre de variables présente d'autres types de difficultés. Le grand nombre d’électrons d'une part rend difficile les calculs de chimie quantique pour l'obtention de surface d'énergie potentielle de bonne qualité, d'autre part l'augmentation du nombre de variables nucléaires complexifie les fonctions d'onde et par conséquent le calcul des niveaux d'énergie vibrationnelle. Le quatrième chapitre propose l'étude dans le cadre de Born-Oppenheimer de la molécule PH3 contenant la dérivation de l'opérateur d'énergie cinétique en coordonnées de valences et le calcul de la surface d'énergie potentielle par méthode chimie quantique. Les symétries de l'Hamiltonien moléculaire produisent des effets encore mal compris des scientifiques. La molécule H3+ dans sa configuration C3v possède une intersection conique où les effets non-adiabatiques sont révélés. Dans ce dernier chapitre l'opérateur d'énergie cinétique en coordonnées hyperspheriques ainsi que la matrice Jacobienne associée à cette transformation sont dérivés. Les couplages non-adiabatiques calculés en coordonnées cartésiennes sont réexprimés en coordonnées hypersheriques. Après avoir présenté la transformation adiabatique-diabatique, les effets de phase géométrique sont étudiés

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  • Détails : 1vol. (116p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.113-116

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 10REIMS019
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10REIMS019Bis
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