Projet ANR-07-BLAN-0272 – WADEMECOM : WAve Function and DEnsity Functional MEthods COMbined: efficient treatment of challenging cases of electron correlation in molecules and materials
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : UNIVERSITE DE NANCY I [HENRY POINCARE] (UNIVERSITE DE NANCY I [HENRY POINCARE])
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Université de Lorraine; Université de Strasbourg; Université Pierre et Marie Curie
Montant : 463748.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 48 mois
Résumé : La DFT est actuellement la méthode la plus utilisée pour les calculs -  de structure électronique, aussi bien en chimie quantique qu'en -  physique de la matière condensée, car elle reste abordable du point -  de vue du coût de calcul tout en offrant une précision raisonnable. -  Néanmoins, il y a quelques cas importants où même les meilleures -  approximations utilisées pour la fonctionnelle d'échange-corrélation -  (xc) échouent. L'un de ces cas important est la description correcte -  des forces de dispersion de London, attribuées aux corrélations -  dynamiques de longue portée, qui jouent un rôle fondamental dans la -  cohésion des espèces apolaires, des matériaux lamellaires, des -  macromolécules biologiques, etc. Un autre exemple concerne les -  systèmes pour lesquels l'approximation des particules indépendantes -  est qualitativement fausse et qui nécessitent un traitement -  multiconfigurationnel, comme par exemple lors des ruptures de -  liaisons, ou pour les électrons des couches ouvertes des métaux de -  transition, des lanthanides et des actinides. L'objectif de ce projet -  est précisément d'explorer une nouvelle stratégie dans le cadre de la -  DFT afin de surmonter ces problèmes. Bien que des solutions pratiques -  aient déjà été proposées par de nombreux groupes, soit dans le cadre -  de la hiérarchie des méthodes correspondant à l'échelle de Jacob, -  soit en utilisant des extensions ad-hoc de la DFT, celles-ci restent -  empiriques et donc non générales, ou alors sont d'un coût numérique -  prohibitif. Dans le but d'effectuer un pas décisif vers une solution -  à ces failles de la DFT pour décrire des problèmes délicats de -  corrélation électronique, nous joignons les forces de plusieurs -  équipes de recherche situées à Nancy, Paris, et Strasbourg et -  possédant des compétences complémentaires en chimie théorique et -  physique du solide. Notre stratégie est basée sur la séparation de la -  portée des interactions dans l'hamiltonien. Nous utilisons le fait -  que les corrélations de courte portée peuvent être décrites de façon -  efficace par la théorie de la fonctionnelle de la densité, tandis que -  l'échange et les corrélations de longue portée, non transférables, -  seront traitées à l'aide de méthodes issues des techniques utilisant -  la fonction d'onde. La répulsion électronique à courte portée est -  définie de telle sorte que le système défini par les interactions à -  longue portée peut être décrit seulement par un seul déterminant -  quand il n'y a pas de corrélation statique et/ou de dispersion -  importantes. Les corrélations dynamiques à longue portée, -  responsables des interactions de dispersion, seront prises en compte -  grâce à une approche du type connection adiabatique -  fluctuation-dissipation, par l'intermédiaire du calcul de la fonction -  réponse dépendante de la fréquence de la densité de charge. Notons -  également que notre approche présente également un potentiel pour -  d'autres cas, non traités directement ici où la DFT échoue. Quelques -  exemples sont les complexes et excitations à transfert de charge, le -  calcul des barrières de réaction, des énergies de dissociation, et -  des chaleurs de réaction. La théorie DFT/WFT a été initiée et -  élaborée principalement par le groupe de Paris, très actif également -  dans la construction de fonctionnelles courte portée. Le groupe de -  Nancy possède une expertise importante dans le développement de -  fonctionnelles hybrides à séparation de portée à la fois dans des -  codes de chimie quantique (MOLPRO) et de physique du solide (en -  collaboration avec le groupe développant VASP a Vienne), qui -  nécessite un traitement spécifique de la partie longue portée de -  l'échange et de la corrélation pour les forces de dispersion. Le -  groupe de Strasbourg a une longue expérience dans le développement et -  l'implémentation de méthodes avancées pour la chimie quantique -  relativiste (DIRAC), y compris la DFT, afin de traiter les é