Structure et thermodynamque d'agregats moleculaires une etude par simulation numerique

Structure and thermodynamics of molecular clusters a numerical simulation study

• Auteur / Autrice : JEAN-BERNARD MAILLET
• Direction : Alain Fuchs
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Dans ce travail, les proprietes de petits agregats de van der waals de differentes molecules (n#2, co#2, sf#6) sont etudiees par simulation numerique de la dynamique moleculaire. Dans tous les cas etudies, il existe une taille seuil au-dessus de laquelle un agregat possede les proprietes de structure et de thermodynamique de la matiere condensee. En-dessous de cette taille, les agregats moleculaires presentent une structure de type icosaedrique et des transitions de phase particulieres. La valeur seuil depend du systeme considere : elle est d'environ 1000 atomes dans le cas des gaz rares. Elle est bien plus basse dans le cas de systemes polyatomiques ( 30 molecules pour co#2). La valeur du seuil de cristallinite pour differents systemes moleculaires peut etre predite par un modele analytique base sur l'energie de contrainte inherente a chaque structure. L'analyse du comportement des petits agregats s'effectue a partir des proprietes de l'hypersurface d'energie potentielle (hep), exploree par dynamique moleculaire. Les petits agregats presentent des transitions de phase de nature parfois surprenante (coexistence dynamique a la fusion), qui sont interpretees comme etant les precurseurs des transitions de phase dans la matiere macroscopique. L'evolution avec la taille des proprietes structurales et thermodynamiques, et notamment a travers le seuil de cristallinite, est realisee dans le cas d'agregats de co#2. Un mecanisme de transition de la structure icosaedrique vers la structure cristalline est propose. Il met en jeu l'existence de plusieurs etats thermodynamiques, associes a des bassins d'attraction dans l'hep, qui correspondent aux structures icosaedrique et cubique. La stabilite relative de ces etats s'inverse lors du passage du seuil de cristallinite. Ces resultats laissent entrevoir la facon dont le diagramme de phase de la matiere condensee emerge progressivement de celui des petits systemes.