Maitriser les principes théoriques et computationnels des méthodes pour décrire la structure électronique et les propriétés de l’état solide organique
Montrer comment déterminer et analyser la structure électronique et les propriétés de l’état solide organique. Mettre en évidence les spécificités associées à la prise en compte de la périodicité structurale de systèmes à une, deux et trois dimensions.
I. Introduction
II. Band structure calculations – principles and applications
II.A. Bloch’s theorem and LCAO-CO method
II.B. Band structures within the Hückel method for 1-D periodic systems
II.C. Ab initio illustrations and comparisons with experiment
II.D. Understanding the band structures of polyethylene and polyacetylene
II.E. From Hückel to ab initio band structure calculations
II.F. Band structures within the Hückel method for 2-D periodic systems
II.G. Band structures for 3-D molecular crystals
II.H. Case studies: molecular crystals, COFs, and MOFs
III. Describing electronic excitations
IV. Vibrational frequencies: phonon band structure
I. Introduction
II. Band structure calculations – principles and applications
II.A. Bloch’s theorem and LCAO-CO method
II.B. Band structures within the Hückel method for 1-D periodic systems
II.C. Ab initio illustrations and comparisons with experiment
II.D. Understanding the band structures of polyethylene and polyacetylene
II.E. From Hückel to ab initio band structure calculations
II.F. Band structures within the Hückel method for 2-D periodic systems
II.G. Band structures for 3-D molecular crystals
II.H. Case studies: molecular crystals, COFs, and MOFs
III. Describing electronic excitations
IV. Vibrational frequencies: phonon band structure
Les principaux concepts seront exposés au tableau et/ou par diaporama et seront illustrés par des résultats de la littérature. Deux cheminements intellectuels seront proposés : comment passer d’un système non-périodique (exemple une molécule en solution) à un système périodique (cristal) et comment gravir les échelons des systèmes périodiques à une (polymères), deux (surfaces) et trois (cristaux) dimensions
L'évaluation consiste en un rapport de 3-4 pages sur une étude mixte, combinant analyse d’un article scientifique et simulations numériques. Le sujet de travail sera donné à la fin de la présentation de l’unité d’apprentissage. Ce rapport sera présenté à l’enseignant en 10-15 minutes; à cette occasion, différentes questions seront posées à l’étudiant pour jauger sa compréhension de l’article, des notions essentielles du cours et des méthodes de simulation numérique. L’évaluation aura lieu au deuxième quadrimestre afin d’éviter les problèmes liés à l’accès aux ressources calculatoires (les simulations sur l’état solide sont très demandeuses en ressources calculatoires).
R. Hoffmann, « Solids and Surfaces – A Chemist’s view of Bonding in Extended Systems », Wiley VCH, Weinheim, 1991.
« A chemical approach to the orbitals of organic polymers », R. Hoffmann, C. Janiak, and C. Kollmar, Macromolecules 24, 3725 (1991).
E. Canadell, M.L. Doublet, and C. Jung, « Orbital Approach to the Electronic Structure of Solids », Oxford University Press, Oxford, 2016
| Formation | Programme d’études | Bloc | Crédits | Obligatoire |
|---|---|---|---|---|
| Master de spécialisation en nanotechnologie | Standard | 0 | 4 | |
| Master de spécialisation en nanotechnologie | Standard | 1 | 4 |