Résumé
Depuis son introduction par Berni Alder en 1957, la dynamique moléculaire a pris une place incontournable parmi les méthodes de visualisation, d’interprétation, voire de prédiction des phénomènes physico-chimiques. Le principe est simple : il s’agit de simuler les trajectoires d’un ensemble d’atomes au cours du temps par intégration numérique de la première loi de Newton. Les calculs fournissent des grandeurs structurales et énergétiques du système, qui sont directement comparables aux expériences. Cependant, ces simulations sont longtemps restées limitées à l’étude de phases pures, principalement à cause des restrictions en ressources de calculs et d’un manque de modèles physiques pour des systèmes complexes. Depuis une dizaine d’années, des avancées dans ces deux domaines ont permis de simuler des phases liquides mises en contact avec des électrodes solides. En particulier, nous avons développé des modèles prenant en compte la polarisation d’un métal par les charges du liquide et nous avons développé un logiciel de simulation permettant l’utilisation, en parallèle, de centaines de cœurs de calcul sur des supercalculateurs haute performance. Les interfaces électrode/électrolyte jouent un rôle primordial dans de nombreux dispositifs électrochimiques, allant des accumulateurs Li-ion aux électrolyseurs en passant par les supercondensateurs. La dynamique moléculaire fournit les mécanismes d’adsorption des molécules, que ce soient le solvant ou des espèces ioniques chargées, qui sont indispensables pour comprendre leur réactivité électrochimique ou la quantité de charge accumulée sur la surface de l’électrode. Au cours de ce séminaire, j’ai exposé les dernières avancées sur ce thème, ainsi que les perspectives à envisager au cours des prochaines années.
