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Vendredi 15 novembre 2019

10h - bibliothèque de l’ICMN

Nouvelles avancées en simulations moléculaires : de la cristallisation des liquides sous cisaillement à l’écoulement de milieux solides désordonnés


Richard, David, University of Amsterdam, IFTA, Institute for Theoretical Physics Amsterdam.

Résumé :
Les transitions de phases comptent parmi les phénomènes physico-chimique les plus difficiles à simuler en raison principalement des tailles de systèmes accessibles ainsi que des dynamiques moléculaires au temps très limité (quelques millisecondes). En particulier, la cristallisation de liquides a longtemps été un des grands challenges. D’une part, la nucléation est par essence un événement rare en raison de la barrière de nucléation à surmonter. Dans la pratique, cela restreint l’utilisation de la dynamique moléculaire à l’étude de transition pour des conditions extrêmes comme les très basses températures. D’autre part, il est difficile de détecter l’embryon cristallin du liquide métastable en raison du manque d’outils permettant de quantifier efficacement le désordre au niveau microscopique. Récemment, de nouvelles méthodes numériques ont émergé permettant l’observation des phénomènes rares. Dans le cas des transitions de phases, ces méthodes permettent par exemple d’accéder à la naissance d’un nucléus dans une phase métastable, ainsi que d’extraire des fréquences et barrières de nucléation. Dans un cadre plus large, elles permettent aussi de modéliser le repliement de protéines ou bien des phénomènes hors-équilibres comme la cristallisation sous cisaillement. Nous montrerons comment ces nouvelles méthodes numériques permettent de confronter simulations et expériences. Nous prendrons pour exemple la cristallisation de colloïdes et la nucléation homogène de l’eau à pression atmosphérique. Dans un second temps, nous montrerons comment des effets de taille, inhérents en simulations numériques, ont permis d’identifier de nouveaux modes de vibrations non-phononiques dans les milieux solides désordonnés. Nous discuterons comment ces modes peuvent être utilisés pour détecter des événements plastiques lors de contraintes mécaniques, ainsi que de prédire la ductilité de matériaux désordonnés.

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