Étude théorique des matériaux adaptatifs

Computational study of responsive materials

• Auteur / Autrice : Maxime Ducamp
• Direction : François-Xavier Coudert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Soutenance le 07/07/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche de chimie Paris - Institut de recherche de chimie Paris
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : École nationale supérieure de chimie (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Caroline Mellot-Draznieks
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François-Xavier Coudert, Michele Ceriotti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Benoît Coasne, Céline Merlet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie analytique

Simulation de docking moléculaire

Matériaux poreux

Mots clés libres

Matériaux poreux

Zéolithes

Simulation moléculaire

Dynamique moléculaire

Porous materials

Zeolites

Molecular simulation

Molecular dynamics

Résumé

Durant ma thèse, j'ai réalisé des simulations pour étudier les comportements "anormaux" présents dans certains matériaux. Je me suis particulièrement intéressé à l'expansion thermique négative, un comportement caractérisé par la contraction du matériau lors de son chauffage. J'ai choisi d'étudier les zéolithes, une famille de matériaux naturels existant également sous forme synthétique et largement utilisés en industrie. Les zéolithes sont connues pour avoir une expansion thermique négative, au point que ce comportement est considéré comme naturel. J'ai ainsi mené une étude systématique sur plus de 100 structures pour approfondir les connaissances sur cette propriété et sur sa présence dans les zéolithes. J'ai ensuite utilisé la base de données ainsi créée pour étudier son utilisation potentielle à travers le machine learning. Enfin, j'ai étudié plusieurs metal-organic frameworks lors de collaborations pour étudier divers phénomènes tels que la fusion ou l'ouverture de structures.

During my PhD, I used molecular simulations techniques to investigate the "anormal" behaviors present in different classes of material. Among the possible properties, I particularly focused on the negative thermal expansion, a behavior characterized by the contraction of the material upon heating. For this, I chose to study zeolites, a family of natural material existing also in synthetic form and widely used industrially. Zeolites are known for showing negative thermal expansion, to the point where this behavior is considered natural in this family. I thus conducted a systematic study of more than 100 structures to deepen the understanding of such property and its occurence in zeolites. I later used the created database to study its potential use in machine learning and the applicability to large databases of theoretical zeolites. I also work several metal-organic frameworks in collaboration with experiments to study various phenomena such as melting or opening of frameworks.