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Coarse-graining : d’une échelle à l’autre

par Benjamin Rotenberg - 1er janvier

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Champs de forces classiques à partir de simulations ab initio

Les simulations ab initio permettent de paramétrer des champs de forces classique réalistes, en utilisant notamment les orbitales localisées en phase condensée. On n’utilise alors les données expérimentales que pour la validation des modèles, et non leur calibration.

Nous appliquons cette stratégie aux ions dans l’eau et aux argiles, et développons des champs de forces polarisables, pour bien décrire en particulier les changements de polarisation de l’eau autour des ions aux interfaces.

Publications choisies
- A transferable ab-initio based force field for aqueous ions
S. Tazi, J. Molina, B. Rotenberg, P. Turq, R. Vuilleumier et M. Salanne, J. Chem. Phys., 136, 114507 (2012)
- From Localized Orbitals to Material Properties : Building Classical Force Fields for Nonmetallic Condensed Matter Systems
B. Rotenberg, M. Salanne, C. Simon and R. Vuilleumier, Phys. Rev. Lett. 104, 138301 (2010)

Modèles gros grains à partir de modèles tout atomes

Pour la simulation des supercondensateurs utilisant des liquides ioniques, nous avons étendu des champs de forces gros grains proposés dans la littérature (3 sites pour décrire des cations imidazolium et un seul site pour des anions fluorés), à partir de simulations où tous les atomes sont explicitement représentés

Publications choisies
- New Coarse-Grained Models of Imidazolium Ionic Liquids for Bulk and Interfacial Molecular Simulations
C. Merlet, M. Salanne et B. Rotenberg, J. Phys. Chem. C, 116, 7687 (2012)

Modèles à solvant continu à partir de simulations moléculaires

Nous utilisons les simulations moléculaires pour calibrer des modèles à solvant continu (Langevin, Brownien, hydrodynamique), pour le transport des ions dans l’argile.

Publications choisies
- Coarse graining the dynamics of nano-confined solutes : the case of ions in clays
A. Carof, V. Marry, M. Salanne, J.P. Hansen, P. Turq et B. Rotenberg, Mol. Simul., 40, 237 (2013)
- Hydrodynamics in Clay Nanopores
A. Botan, B. Rotenberg, V. Marry, P. Turq, and B. Noetinger, J. Phys. Chem. C, 115, 16109 (2011)
- Salt exclusion in charged porous media : a coarse-graining strategy in the case of montmorillonite clays
M. Jardat, J.-F. Dufrêche, V. Marry, B. Rotenberg and P. Turq, Phys. Chem. Chem. Phys., 11, 2023 (2009)

De l’échelle du pore à l’échelle du matériau

Nous déterminons les paramètres de transport des ions à l’échelle du pore (en fonction de la taille du pore, la charge des surface, la force ionique de la solution) pour les introduire dans un modèle de type "réseau de pores" à plus grande échelle.

  • Financements : Andra
  • PHENIX : Marie Jardat, Amaël Obliger
  • Collaborations : Magali Duvail (CEA), Daniel Coelho (Andra), Samir Bekri (IFP-EN)

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