Interaction de physisorption d'une molécule de dihydrogène avec une surface métallique

Résumé : Cette thèse porte sur l’étude de l’adsorption d’une molécule de dihydrogène sur différentes surfaces métalliques et plus particulièrement de la physisorption du dihydrogène sur des surfaces d’argent et de cuivre. Ce type d’adsorption met en jeu des interactions faibles de type van der Waals et se déroule relativement loin de la surface. A ce jour, la modélisation précise de ces systèmes (molécule physisorbée sur un métal) reste un défi. Deux types d’approches permettent d’obtenir une surface d’énergie potentielle. La première consiste à modéliser la surface métallique par un cluster et à utiliser des méthodes de calcul hautement corrélées et la seconde à considérer la périodicité de la surface et à utiliser la théorie de la fonctionnelle de la densité. Notre objectif était de coupler ces deux approches, qui ont chacune leurs avantages et leurs inconvénients, en utilisant une méthode d’incorporation. Nous avons utilisé le code VASP et la fonctionnelle vdW-DF2 pour obtenir une surface d’énergie potentielle considérant 5 des 6 degrés de liberté de la molécule de dihydrogène au dessus des différentes surfaces. Les caractéristiques de ces potentiels nous ont permis de réduire l’étude à 2 degrés de liberté (l’altitude du dihydrogène et sa rotation dans un plan perpendiculaire à la surface) pour l’approche par les clusters, qui a été réalisée avec le code MOLPRO. Nous avons comparé les données expérimentales et calculées afin de tester l’exactitude de la surface d’énergie potentielle. Pour cela, nous avons calculé les niveaux d’énergie ro-vibrationnelle de la molécule H2 physisorbée sur les différentes surfaces, en utilisant les différents potentiels 2D et nous les avons comparés avec les données des expériences de spectroscopie par perte d’énergie électronique. Pour les systèmes à dimension réduite, les niveaux d’énergie ro-vibrationnelle ont été obtenus en diagonalisant l’Hamiltonien nucléaire et en faisant une dynamique quantique par la méthode de Splitting. Pour simuler le spectre ro-vibrationnel, nous avons calculé la fonction de moment dipolaire du système suivant son orientation, par la méthode des champs finis avec des méthodes de calcul hautement corrélées. Le potentiel d’incorporation donne les résultats les plus proches de l’expérience pour les systèmes Cu(100)/H2 et Ag(100)/H2. En revanche, pour le système Ag(111)/H2 c’est le potentiel obtenu en modélisant la surface par un cluster qui donne les meilleurs résultats
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Thèse
Chimie théorique et/ou physique. Université Paris-Est, 2016. Français. 〈NNT : 2016PESC1089〉
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Soumis le : jeudi 8 juin 2017 - 16:45:09
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Eddy Bernard. Interaction de physisorption d'une molécule de dihydrogène avec une surface métallique. Chimie théorique et/ou physique. Université Paris-Est, 2016. Français. 〈NNT : 2016PESC1089〉. 〈tel-01535073〉

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