Prédiction de structures de solides par des méthodes ab initio

Le carbone a depuis longtemps attiré l’imagination des chercheurs. S'il est l’élément clé de la vie, il trouve également de nombreuses applications dans divers domaines de la technologie. La phase la plus stable du carbone est le graphite, jusqu’à des pressions de 10 GPa à température ambiante. Au dessus de cette pression, il subit des transformations de phase avec des structures cristallographiques indéterminées, faisant l'objet de nombreux travaux théoriques qui visent à identifier ces structures inconnues. Grâce à l’ère informatique, la difficulté à résoudre rapidement des calculs de DFT sur des systèmes devient beaucoup plus accessible. Cependant, dès que le nombre d’atomes dans la cellule unitaire augmente, les simulations de DFT deviennent excessivement longues. Pour contourner ce problème nous avons eu recours à une solution moins contraignante, à savoir la théorie des liaisons fortes, telle qu’elle est transposée dans le logiciel DFTB+. Nous avons pu ainsi réaliser des recherches de structures allotropiques du carbone à haute pression avec relativement de grandes cellules unitaires jusqu’à 24 atomes, en utilisant notamment en parallèle la méthode de Minima Hopping.