Denis Hagebaum-Reignier, Institut des Sciences Moléculaires de Marseille (iSm2), donnera un séminaire intitulé "Surface d’énergie potentielle, un concept central en chimie théorique" le vendredi 1er juin 2018 à 12h30 dans la salle Pierre Cotton de l’Institut Fresnel.
Résumé : Parler de chimie à des physiciens semble à première vue relever de la gageure. Cela en est certainement une s’il s’agit de leur exposer telle ou telle méthode expérimentale de synthèse de molécules et le cliché n’est alors pas bien loin : "tout cela c’est de la cuisine". La recherche en chimie ne se résume pas - fort heureusement - à la "fabrication" de molécules. Il faut aussi pouvoir construire de multiples représentations de ces objets quantiques complexes à partir de modèles, pour en comprendre les multiples facettes. Ces modèles et théories qui permettent de reproduire par le calcul des propriétés mesurées expérimentalement ou d’en prédire d’autres non accessibles par l’expérience sont l’apanage de la chimie théorique. Parler de cette discipline à des physiciens devient alors possible, tant les concepts fondamentaux et outils mathématiques utilisés sont en grande partie issus de la physique, à commencer par le pilier fondateur que constitue la mécanique quantique.
Je vous propose donc un petit aperçu de chimie théorique à travers le prisme d’un concept central de cette discipline : la surface d’énergie potentielle. Cette fonction mathématique multi-dimensionnelle décrit les variations de l’énergie totale d’une molécule (i.e. collection d’atomes reliés entre eux) en fonction de sa géométrie. Je montrerai en quoi la connaissance de cette fonction, plus particulièrement au voisinage de ses points critiques, permet de calculer des propriétés spectroscopiques et de réactivité d’une molécule.
Pour cela, je rappellerai en guise de mise en bouche quelques notions fondamentales de mécanique quantique, à la base de tout calcul en chimie théorique. En plat de résistance, je montrerai comment la mécanique quantique permet de construire numériquement une telle fonction, exacte en principe mais approchée dans la pratique et établirai le lien entre points critiques et propriétés moléculaires. Pour la cerise sur le gâteau, quelques exemples récents d’intérêt pour la chimie en milieu interstellaire ou atmosphérique illustreront les succès et difficultés rencontrés dans la construction de surfaces d’énergie potentielles précises. Nous sommes loin de la "cuisine" mais cela n’empêche pas de se régaler.
Contact :
Denis Hagebaum-Reignier
Equipe CTOM
Institut des Sciences Moléculaires de Marseille (iSm2)
Aix-Marseille Université
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