Projet ANR-11-IS04-0003 – PWTELEMAN : Collaboration Pékin-Wuxi-Toulouse-Erlangen-le Mans sur la dynamique des électrons et des atomes dans les molécules et nanosystèmes
Programme : Blanc International II - SIMI 4 - Physique (Blanc Inter II SIMI 4)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Florent CALVAYRAC (UNIVERSITE DU MAINE)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire de Physique Théorique; Laboratoire public; Laboratoire de Physique de l'État Condense
Montant : 122798.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 36 mois
Résumé : Pékin-Wuxi Toulouse Erlangen Le Mans) Time dependent electronic dynamics in molecules and nanosystemsLe projet PW-TELEMAN vise à développer de façon ouverte le code source d’une bibliothèque de codes de calcul en fonctionnelle de la densité dépendant explicitement du temps (TDDFT)/  À l’heure actuelle aucun code disponible ne permet de tenir compte d’un couplage complet non-adiabatique entre électrons et ions, permettant de suivre un scénario dynamique complet depuis une excitation initiale (à l’échelle de la fs) jusqu’à la réponse aux temps longs (ps)
Enjeux et objectifsCe programme nécessite un gros effort de standardisation et de documentation afin de le rendre plus performant et utilisable par d’autres groupes. Une meilleure optimisation est désirable afin d’exploiter les derniers développements  tels que le calcul sur GPGPU et ainsi de pouvoir accéder aux problèmes les plus exigeants posés par des molécules organiques. Le but du présent projet est de réussir dans ces deux directions complémentaires.
Plan de travail Le plan est de développer le projet dans des directions complémentaires :  implémentation et tests de développements formels , couplés avec  divers scénarios dynamiques  débutant par des molécules ou des agrégats libres, passant ensuite à des systèmes tels qu’un agrégat chromophore inclus dans une matrice, et  modélisation hiérarchique, couplant mécanique quantique/mécanique moléculaire, d’un système biophysique
Résumé de la soumission : Le projet PW-TELEMAN vise à développer de façon ouverte le code source d’une bibliothèque de codes de calcul en fonctionnelle de la densité dépendant explicitement du temps (TDDFT), en se basant sur des programmes développés depuis 15 ans dans une collaboration Toulouse-Erlangen qui a essaimé au Mans et en Chine grâce à d'anciens étudiants. À l’heure actuelle aucun code disponible ne permet de tenir compte d’un couplage complet non-adiabatique entre électrons et ions, permettant de suivre un scénario dynamique complet depuis une excitation initiale (à l’échelle de la femtoseconde ou moins) jusqu’à la réponse aux temps longs (ps) pour un système physique donné. Au meilleur de notre connaissance, seul le programme Erlangen-Toulouse permet une telle étude complètement résolue en temps en particulier pour l'émission d'électrons. Cependant, ce programme nécessite un gros effort de standardisation et de documentation afin de le rendre plus performant et utilisable par d’autres groupes. Une meilleure optimisation est désirable afin d’exploiter les derniers développements informatiques tels que le calcul sur GPGPU et ainsi de pouvoir accéder aux problèmes les plus exigeants posés par des molécules organiques. Le but du présent projet est de réussir dans ces deux directions complémentaires.La variété des applications potentielles est évidente. Nous mentionnons en particulier les aspects pratiques concernant l’irradiation de molécules biologiques ainsi que les dommages liés à l’irradiation des matériaux. Le plan est de développer le projet dans deux directions complémentaires : d’abord, implémentation et tests de développements formels tels que des approximations à a méthode TDSIC/OEP, couplés avec une exploration de divers scénarios dynamiques de complexité croissante (demandant une optimisation maximale), débutant par des molécules ou des agrégats libres, passant ensuite à des systèmes tels qu’un agrégat chromophore inclus dans une matrice, et culminant par une modélisation hiérarchique, couplant mécanique quantique/mécanique moléculaire, d’un système biophysique rendue possible par les gains attendus en performance numérique,  et d’autre part une standardisation, documentation et publication d’une boîte à outils de routines facilement utilisables par d’autres groupes dont certains "cobayes" sont prévus et présentés dans le projet.
Résultats : Les performances ont notablement augmenté grâce au GPU.
Perspectives : Le code sera ouvert fin 2013.
Publications et brevets : 1. J. Su, L. Zhu, W. J. Xie and F. S. Zhang, Phys. Rev. C85, 017604 (2012), the first stage of irradiation, nuclear reaction 
2. X. Shen, N. A. Atamas and F. S. Zhang, Phys. Rev. E85, 051913 (2012), Na+ and Rb+ in the minor groove of DNA
3. C. Zhang, F. Mao, F.S. Zhang and Y. Zhang, Chem. Phys. Lett. 541, 92 (2012), defect formation in single-walled CNTs
4. C. Zhang, F. Mao, Y. Zhang and F.S. Zhang, Chin. Phys. Lett. 29, 076101 (2012),