SIMULATION DE DYNAMIQUE MOLECULAIRE DE SOLVANTS DE LA CHIMIE VERTE (LIQUIDES IONIQUES A TEMPERATURE AMBIANTE, DIOXYDE DE CARBONE

Directeur : Pr Claude Millot, Tel. : 03 83 68 43 84, Email : Claude.Millot@univ-lorraine.nancy.fr

Laboratoire : UMR CNRS-UdL 7565 « Structure et Réactivité des Systèmes Moléculaires Complexes »,Equipe CBT, Faculté des Sciences et Technologies, Bld desAiguillettes, BP 70239, 54506 Vandoeuvrelès-Nancy Cedex, France

Les solvants non conventionnels comme les liquides ioniques à température ambiante et le dioxyde de carbone supercritique sont des systèmes de choix de la chimie verte. La modélisation de la réactivité chimique dans ce type de milieux nécessite une description précise des interactions intermoléculaires. Tout particulièrement pour les liquides ioniques, la prise en compte de effets de polarisabilité voire de transfert de charge intermoléculaires est cruciale.

La Dynamique Moléculaire ab initio de type Car-Parrinello, évitant le besoin de calibrer un champ de force, prend en compte naturellement ces effets mais reste limitée à des temps de simulation de l’ordre de la dizaine de picosecondes et des tailles de systèmes comportant quelques dizaines d’atomes. La viscosité des liquides ioniques à température ambiante et la taille des systèmes réactifs expérimentalement intéressants fait que de très longues simulations sont requises pour obtenir des informations structurales et dynamiques pertinentes. L’élaboration de champs de forces à partir de la chimie quantique reste une tâche à l’ordre du jour.

Le but de la thèse sera d’implanter et d’utiliser, en simulation de Dynamique Moléculaire de milieux réactifs non conventionnels, des modèles d’interaction fondés notamment sur des modèles électrostatiques ab initio élaborés, et comportant des charges et dipôles atomiques et des polarisabilités de flux de charge et dipolaires atomiques [1]. La partie méthodologique inclura l’implantation de ces modèles dans des modèles flexibles de systèmes moléculaires en simulation NVE,NVT et NPT, l’usage de la méthode Car-Parrinello (tests, calibrage de modèles),le traitement des interactions électrostatiques à longue portée tl’extension des modèles de polarisabilités à des solutés réactifs. Les applications concerneront dans un premier temps des solutions dans le CO2 supercritique et les liquides ioniques à base d’ions imidazolium (cations alkyle,méthyle-imidazolium,anions usuels comme les halogénures, BF4-, PF6 -,NO3-,SCN-) puis des liquides ioniques à base d’acrylique.

[1] J.-C. Soetens, C. Millot, Effect of distributing multipoles and polarizabilities on molecular dynamics simulations of water, Chem. Phys. Lett., 235, 22 (1995)

Voir: http://www.sesames.uhp-nancy.fr/CT-Millot-FR.pdf

Patrick Barbieri
PB VEILLE CONSULTING
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