Apport de la modélisation atomistique pour la compréhension des propriétés des verres silicatés

Simona Ispas (1)

1 L2C - Laboratoire Charles Coulomb

Les méthodes expérimentales de caractérisation de matériaux vitreux ont connu un fort développement. Cependant, l'interprétation des spectres expérimentaux (Raman, hyper-Raman, IR, RMN, etc...) s'avère souvent difficile en raison du désordre structural qui leur est propre. La connaissance des verres et liquides silicatés (SiO 2 +oxydes) est essentielle pour faire progresser nombre de domaines scientifiques et industriels tels que la chimie des verres et céramiques, l'électronique, les sciences de la terre ou bien le confinement des déchets industriels et nucléaires. Les progrès constants de la puissance des ordinateurs, ainsi que des codes de simulation atomistique, ont permis l'essor des modélisations numériques, qui ont désormais pris une place prépondérante en science en général, et dans la science des verres en particulier. Depuis le milieu des années 90, il est devenu également possible de simuler des verres au moyen de méthodes ab initio et ceci bien sûr grâce au développement continu des ordinateurs parallèles. Les études réalisées au moyen d'approches ab initio sont bien sûr les plus fiables, mais, du point de vue pratique, ont encore un coût numérique très élevé, même pour les super-ordinateurs les plus rapides. Pour palier cet inconvénient, il faut considérer la description alternative basée sur la connaissance d'un potentiel interatomique effectif. Cette dernière donne accès à un gain d'un facteur 1000 au moins sur la taille des modèles, et également pour les longueurs des trajectoires. Après un rappel bref des principes de base des simulations atomistiques classiques et ab initio, j'illustrerai à travers quelques exemples que ces simulations permettent d’approfondir nos connaissances sur l'organisation structurale des verres silicates à l’échelle locale et intermédiaire, ou bien d’établir dans certains cas des corrélations directes entre les arrangements structuraux et des propriétés spectroscopiques et mécaniques.

Domaines: Systèmes désordonnés et réseaux de neurones [cond-mat.dis-nn]; Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]

Simona Ispas. Apport de la modélisation atomistique pour la compréhension des propriétés des verres silicatés. Atelier De l´atome au code industriel, GDR ModMat, Dec 2014, Marseille, France. ⟨hal-01938048⟩