Sunday, December 15th 2019                           

MODES TEAM

Modelling and Spectroscopy

Detailed topic: Methodological developments

 

General overview

This last research topic gather all methodological developments made in the ModES team : software, setup of protocols…

 

Methodology in relatistic calculations

La compréhension de la chimie des radioéléments nécessite de pouvoir caractériser la nature des liaisons qu'ils forment (ionique, covalente, simple, double, dative ...). Ce type d'information peut usuellement être obtenu par modélisation moléculaire, mais généralement les caractéristiques de ces radioéléments imposent l'utilisation de méthodes de chimie quantique spécifiques, qui prennent en compte en particulier les effets relativistes de couplage spin-orbite (SOC). Or les outils classiques d'analyse de la liaison chimique n'existent pas dans ce contexte relativiste. Dans cette perspective, nous développons différents outils innovants (Figure ci-contre). Les analyses topologiques de la fonction électronique de localisation (ELF) et de la théorie de Bader, « Atoms in Molecules » (QTAIM), ont été étendues au formalisme des calculs relativistes à deux composantes (quasi-relativistes). Les programmes associés sont disponibles ici.

 

 

Axis-2: Benchmarks

L'équipe développe également des bancs d'essais de fonctionnelles dans le cadre de la simulation des spectres optiques. Plus spécifiquement, nous nous sommes intéressés, en collaoration avec les équipes de Carlo Adamo (Paris) et Benedetta Mennucci (Pisa) aux énergies de transitions 0-0 ainsi qu'aux formes des bandes d'absorption et d'émission. L'objectif était de répondre à plusieurs questions: a) quelle est la fonctionnelle la plus adaptée pour une caractéristiques spectroscopiques particulières ?; b) quelle précision peut-elle être attendue ?; c) cette précision est-elle uniforme pour l'ensemble des familles de transitions présentes dans les composés organiques ?

Nous étudions également les forces et les faiblesses de l'approche GW/BSE provenant de la physique du solide dans le cadre de la modélisation des états excités de molécules. Ces travaux, effectués en collaboration avec l'équipe de Xavier Blase (Grenoble) ont permis, entre-autres, de montrer l'intérêt de cette approche pour les états présentant un fort caractère multiplement excités.

Significants articles:

DFT related : A. Chantzis, et al. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10 , 3944–3957. A. Charaf-Eddin, B. Le Guennic, D. Jacquemin, RSC Adv. 2014, 4 , 49449-49456 . A. D. Laurent, D. Jacquemin Int. J. Quantum Chem. 2013, 113 , 2019-39.

A. Charaf-Eddin et al. J. Chem. Theory Comput. 2013, 9 , 2749-2760.

Wavefunction/DFT related : S. Chibani, et al. J. Chem. Theory Comput. 2014, 10 , 4574-4582.

BSE related: D. Jacquemin, I. Duchemin, X. Blase, Mol. Phys. 2016, 114 , 957-967 . D. Jacquemin, I. Duchemin, X. Blase J. Chem. Theory Comput. 2015, 11 , 5340-5359 . D. Jacquemin, I. Duchemin, X. Blasé J. Chem. Theory Comput. 2015, 11 , 3290-3304 .

 

Axis-3: Scripts and softwares

COPReMo (COlor PRediction of Molecules): python package for predicting color from an absorption or emission spectrum. Download it here !

CT (Charge Transfer): Fortran code to obtain the electronic density difference between states and to calculate charge transfer parameters from cube files generated by Gaussian. Download it here !