Etude ab initio de la résistivité de l'aluminium, le sodium, le plomb et le manganèse en phase liquide

Ab initio resistivity study for liquid aluminium, sodium, lead and manganese

• Auteur / Autrice : Fatima Knider
• Direction : Joseph Hugel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LPMD - Laboratoire de Physique des Milieux Denses - EA 3469

Mots clés

Mots clés contrôlés

Liquides

Métaux

Résistance électrique

Conduction électrique

Mots clés libres

Métaux liquides

Résistivité électrique

Conductivité optique

Résumé

La résistivité des quatre métaux liquides (Al, Na, Pb et Mn) a été calculée juste au dessus du point de fusion à partir de la conductivité optique exprimée dans le formalisme de Greenwood-Kubo. Les simulations numériques ont été effectuées avec le code SIESTA basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité couplée avec la dynamique moléculaire quantique. Une supercellule de taille relativement modeste suffit pour obtenir des résultats à mieux de 1% des' valeurs expérimentales. Ce résultat provient d'une description correcte de la densité d'états grâce à la flexibilité de la base constituée de fonctions double zéta avec polarisation. Pour réaliser l'accord avec l'expérience dans le cas de sodium, il est primordial d'apporter une correction aux éléments de matrice dipolaire calculés via l'opérateur impulsion à cause de la non localité du pseudopotentiel. Concernant le manganèse en phase liquide nous avons établirpar le code SIESTA l'existence d'une solution magnétique et non magnétique. Que ce soit l'approche de Ziman ou celle de Greenwood-Kubo nous obtenons le meilleur accord avec la résistivité kxpérimentale pour la solution magnétique. La solution magnétique est de type!antiferromagnétique ou chaque paire d'atomes plus proches voisins portent des moments locaux en sens opposés donnant lieu à un moment total nul pour la cellule. Les résultats probants obtenus pour l'Al, Na, Pb et Mn montrent que le code SIESTA présente l'avantage de s'appliquer à tous les types de métaux en phase liquide qu'ils soient simples, polyvalents légers ou lourds, ou de transition

The resistivity of four liquid metals (Al, Na, Pb and Mn) just above the melting point have been calculated from the optical conductivity expressed in the Kubo-Greenwood formalism. The numerical simulations have been carried out within the SIESTA code based on the framework of the finite density functional theory combined with molecular dynamics. A relatively modest supercell size suffices to obtain results better than 1% compared towards the experimental values. It stems from a faithful description of the density of states owing to the flexible basis set up of double-zeta plus polarization functions. In order to reach agreement with experiment it is essential for liquid Na to correct the non locality of the pseudopotential when the dipolar matrix elements are performed. Both a magnetic and a non magnetic solution have been evidenced for liquid Mn. The Ziman approach as well as the Greenwood-Kubo one show that the magnetic solution leads to the best agreement with the measured resistivity. The magnetic solution exhibits an antiferromagnetic ordering where each pair of neighbour atoms bears local magnetic moments pointing in opposite direction giving rise to zero magnetization over the cell. The convincing results obtained for Al, Na, Pb and Mn indicate that the SIESTA code is appropriate to study all types of liquid metals such as simple, polyvalent and transition elements