Spectroscopies vibrationnelles : aspects quantiques
Dans certaines conditions, la prise en compte de la nature quantique du mouvement des noyaux peut être indispensable pour une description des phénomènes étudiés. Par exemple, lorsque les systèmes étudiés présentent des mouvements de grande amplitude ou plusieurs minima accessibles, il peut être nécessaire de prendre en compte l’effet tunnel par des méthodes quantiques développés dans le groupe [ElVibRot, Tnum-Tana]. Dans ce cadre, les systèmes étudiés sont des molécules ou agrégats isolés [Afansounoudji2023] ou faiblement couplées avec un environnement :
- Étude de l’hydrogène moléculaire encapsulé dans des clathrates d’eau [Lauvergnat2020, Chen2022]: la molécule de H2étant piégée dans une cage, tous les mouvements sont quantifiés. Ainsi, les spectres associés à la translation, rotation et vibration de l’hydrogène moléculaire ont été étudiés. De plus, dans la dernière étude [Chen2022], le couplage de H2 avec la première couche de molécules d’eau de la cage a été pris en compte explicitement (125 modes traités quantiquement).
Simulation quantique de l'hydrate H2@clathrate avec un algorithme de Smolyak adapté à une méthode de séparation système-bain et prenant en compte la dynamique complète des molécules d’eau dans la couche interne et des molécules H2O rigides dans la seconde couche.
- Étude du dédoublement tunnel du malonaldéhyde isolé [Lauvergnat2023] : d’une certaine façon, cette étude, en collaboration avec André Nauts, est l’aboutissement de plusieurs années de développements méthodologiques sur les coordonnées et leurs utilisations ainsi que sur les approches du type « sparse grids ».
- Étude du proton hydraté [Schröder2022] : le spectre infrarouge du cation eigen, H3O+(H2O)3a été analysé en contributions à l’aide de simulations quantiques effectuées avec MCTDH. Dans cette étude, l’obtention de l’opérateur énergie cinétique (à l’aide du code Tnum-Tana) associé à un bon jeu de coordonnées internes a été crucial pour ces simulations.
Collaborations
Yohann Scribano (LUPM, U. Montpellier), André Nauts (NAPS, U. de Louvain-la-Neuve, Belgique), Zlatko Bačić (New York U., Etats-Unis), Fabien Gatti (ISMO ; U. Paris-Saclay), Oriol Vendrell et Hans-Dieter Meyer (U. Heidelberg, Allemagne), Komi Sodoga (U. de Lomé, Togo).