École Nationale Supérieure de
Techniques Avancées

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Résumé

Les descripteurs chimiques sont utiles pour rationnaliser la réponse électronique des molécules, métaux et autres systèmes hétérogènes comme les interfaces électrochimiques. Deux des plus pertinents d’entre eux, dérivés de la théorie de la fonctionnelle de la densité électronique conceptuelle, sont les fonctions de Fukui ainsi que le descripteur dual. Ces descripteurs sont particulièrement adaptés pour comprendre la réactivité des surfaces métalliques et les interfaces métaux/isolant électrique. Cependant, leur calcul exact pour des systèmes ayant des conditions aux limites périodiques, reste un défi, et des approximations doivent être faites. La méthode la plus utilisée consiste à utiliser la méthode des différences finies, ce qui implique de simuler un système chargé. Cela est un problème pour les méthodes de théorie de la fonctionnelle de la densité, qui, requièrent que le système soit neutre en charge électrique. Des artefacts sont alors utilisés pour neutraliser le système et permettre de calculer ces deux descripteurs. Dans ce rapport, une méthode pour calculer exactement les fonctions de Fukui ainsi que des descripteurs dual de surfaces métalliques est présentée et démontrée. La méthode est basée sur une approche en champ fini et peut être utilisée pareillement avec des conditions aux limites périodiques 2D et 3D. La méthode est utilisée pour calculer des fonctions de Fukui et des descripteurs chimiques de trois systèmes différents : une surface de Pt(111), un surface de Pt(111)/CO et enfin une surface défectueuse. Les fonctions de Fukui calculées sont ensuite utilisées dans la théorie de la réponse linéaire du potentiel chimique, qui, pour les métaux, correspond à leur énergie de Fermi. Les prédictions faites par la théorie de la réponse linéaire sont trouvées très précises, au meV, pour des perturbations externes atteignant une centaine de meV/Å. En perspective, le calcul exact des fonctions de Fukui aux interfaces métaux/isolants pourrait être effectuer afin d’obtenir des nouvelles connaissances sur la réactivité électrochimique et diriger la dynamique moléculaire des transferts d’électrons dans les batteries et autres matériaux pour le stockage de l’énergie.

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• A computational method to calculate accurate Fukui functions of metals (deposited NON SPÉCIFIÉ)
  • A computational method to calculate accurate Fukui functions of metals (deposited 06 oct. 2025 16:30) [Actuellement Affiché]