Mercredi 21 Octobre 2020                           

EQUIPE MODES

Modélisation Et Spectroscopie

Thème Développement méthodologique

 

Présentation générale

Cette thématique regroupe tous les développements méthodologiques de l'équipe ModES qu'il s'agisse de logiciels ou de l'élaboration de protocoles afin de traiter des systèmes particuliers.

 

Axe-1 : Méthodologie en calculs quantiques relativistes

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.

 

 

Axe-2 : Bancs d'essais

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 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.

Publications de référence :

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 .

 

Axe-3 : Scripts et logiciels développés

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 !