Simulation des propriétés des matériaux aux limites

Simulation Of Properties Of Materials For Limits

• Auteur / Autrice : Sonia Taamalli
• Direction : Victor Teboul, Hafedh Belmabrouk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 11/07/2017
• Etablissement(s) : Angers en cotutelle avec Université de Monastir (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de photonique d'Angers - Laboratoire de Photonique d'Angers / LPhiA
• Jury : Président / Présidente : Najoua Kamoun Turki
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Godet-Lartigaud, Abdelmottaleb Ben Lamine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aurélien Perera

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique moléculaire

Matériaux amorphes

Mots clés libres

Amorphe

Hétérogénéités Dynamiques

Effets de Taille

Amorphous

Dynamical Heterogeneity

Molecular Dynamic

Size Effects

Résumé

Ce travail est consacré à l’étude par simulation de dynamique moléculaire l’effet d’une perturbation contrôlée, utilisant des molécules photoisomérisables sur les effets de taille finie et de surface dans les matériaux amorphes. Le présent modèle utilise le potentiel de Lennard-Jones et l’algorithme de Verlet pour résoudre les équations du mouvement. Nous avons réalisé plusieurs boîtes de simulation de tailles différentes dans le but d’étudier l’effet de la taille de la boîte sur les propriétés du matériau. Nous avons utilisé ces boîtes pour simuler le matériau à différentes températures, le matériau était avec un chromophore dilué à l’intérieur, le chromophore s’isomérisant ou non,et avec une période courte ou longue. L’étude utilise des simulations à l’échelle atomique par dynamique moléculaire où l’énergie produite par le processus de photo-isomérisation est absorbée par un thermostat,après sa dégradation thermique à l’intérieur de la matrice hôte. Par une modification continue de la forme des photochromes trans vers cis et inversement, une photo isomérisation est introduite de manière périodique. Dans ces conditions, nous avons montré que ce modèle reproduit bien les propriétés statiques et dynamiques d’un matériau amorphe. Nous avons trouvé que des hétérogénéités dynamiques apparaissent dans un liquide surfondu pour une température qui égale 120K. Nous avons constaté que le temps de relaxation diminue en même temps que la force des mouvements coopératifs lorsque la taille du système est devient plus petite. Ces résultats suggèrent la présence de deux mécanismes physiques concurrents différents avec différentes échelles de longueur.

This work is devoted to the study by molecular dynamics simulation the effect of a controlled disturbance, using photo-isomerizable molecules on the finite size effects and surface in amorphous materials. This model uses the potential of Leonard Jones and the Verlet algorithm to solve the equations of motion.We realized several simulation boxes of different sizes in order to study the effect of the size of the box on the material properties. We used these boxes to simulate the material at different temperatures, the material was diluted with a chromophore inside, the chromophore isomerized or not, and with a short or long period. The study uses simulations at the atomic scale molecular dynamics where the energy produced by the photoisomerization is absorbed by a thermostat after thermal degradation within the host matrix. By a continuous change in the form of photochromes trans tocis and vice versa, a photo isomerization is introduced periodically. Under these conditions, we have shown that this model reproduces well the static and dynamic properties of amorphous material. We found that dynamic heterogeneities appear in a supercooled liquid to a temperature equal to 120 K. We found that the relaxation time decreases along with the strength of cooperative movements when the system size is becoming smaller. These results suggest the presence of two different physical mechanisms competitors with different length scales