GDR CNRS 3532 MODMAT
2012-2020



Atelier multi-échelle

 (Marseille, 16-17 Décembre 2010)

La modélisation en science des matériaux se doit de rendre compte des diverses échelles mises en jeu, spatiales (du nm au μm) ou de temps (de la picoseconde à l’heure … voire plus), qui interviennent simultanément par exemple du point de vue des diverses longueurs caractéristiques d’un phénomène d’auto-organisation, ou des divers temps caractéristiques de processus cinétiques de croissance et/ou de diffusion. Dans ce contexte la méthodologie partagée par les divers acteurs consiste à partir d’une définition à l’échelle atomique des interactions basée sur une description de la structure électronique de précision pertinente et éventuellement ajustable. Cette description va ainsi des méthodes dites ab initio jusqu’aux approches plus légères mais paramétrées, du type liaisons fortes qui permettent de moduler le niveau de description nécessaire au bon traitement du problème abordé, et ce tant pour les métaux et alliages que pour les covalents à base de carbone ou de silicium. Sont en développement également des méthodes hybrides intégrant calculs ab initio et semi-empirique (QM/MM), voire éduquant en temps réel les potentiels des seconds par le premiers (ToF). À partir de ces interactions,  il est possible d’identifier les mécanismes élémentaires mis en jeu dans le phénomène étudié (e. g. par dynamique moléculaire) à des échelles inférieures au nanomètre et à la nanoseconde, puis d’en déduire des mécanismes effectifs (e. g. diffusion) permettant de passer à des échelles supérieures (en distance et en temps) par l’utilisation de simulations de type Monte-Carlo (d’équilibre ou cinétique). Dans les cas les plus appliqués, les événements identifiés et leur énergétique peuvent même au bout du processus venir nourrir  les logiciels de simulations utilisés par les technologues pour mieux comprendre l'évolution des matériaux durant les étapes de fabrication, logiciels généralement basés sur une approche de type "milieux continus" et qui reposent sur des modèles comportementaux (e.g. TCAD en micro- et nano-électronique, où la modélisation des dispositifs de taille proche de l'échelle atomique requiert la prise en compte de mécanismes modélisés à l’échelle atomistique).

L’atelier "Modélisation multi-échelle en science des matériaux", qui s’est tenu les 16-17 Décembre 2010 au Centre International de Recherches Mathématiques, sur le campus de Luminy (Marseille) sous la tutelle conjointe des GDR "CoDFT" et "Nanoalliages", avait pour ambition de faire se rencontrer et échanger, tant du point de vue de leur culture que de leurs outils numériques, des chercheurs théoriciens partageant ce type d’approche dans le cadre d’une activité dont le dénominateur commun est de modéliser des matériaux réalistes, i.e. dans des conditions proches des observations expérimentales, voire des conditions et des propriétés d’usage (applications). Il a rassemblé une trentaine de chercheurs, issus d’une vingtaine de laboratoires (liste consultable en ligne). Les dix-huit exposés (et l'unique poster) sont téléchargeables sur le site, ainsi que les conclusions de la réunion qui donnent quelques pistes de réflexions sur l’avenir de telles rencontres.


Les organisateurs
Christine Goyhenex et Guy Tréglia