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Colloque
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Benoit Coasne : Centre national de la recherche scientifique
Les matériaux nanoporeux sont au cœur de nombreuses applications importantes : adsorption (détection de gaz, chromatographie), énergie (stockage d'hydrogène, piles à combustible et batteries), environnement (séparation de phases, traitement de l'eau, stockage de déchets nucléaires), sciences de la Terre (échange entre le sol et l'atmosphère), etc. Parmi ces matériaux, les zéolithes et les charbons actifs, qui ont des pores de ≲ nm, sont particulièrement intéressants car l'ultraconfinement au sein de leur porosité conduit à de nouveaux phénomènes d'adsorption et de transport. Dans cet exposé, je présenterai comment la simulation moléculaire et les approches théoriques permettent de développer des modèles de l'adsorption et du transport dans ces matériaux extrêmement confinants. Je discuterai d'abord des différents régimes d'adsorption rencontrés lorsqu'un fluide est mis en contact avec un matériau poreux : de l'adsorption irréversible/condensation capillaire pour les plus grands pores au remplissage réversible/continu pour les plus petits pores. Nous verrons comment une modélisation thermodynamique simple permet de rationaliser ces différents régimes en considérant une capillarité réminiscente à des échelles de longueur négligeables. Ensuite, nous montrerons comment le transport dans ces matériaux nanoporeux peut être décrit sans avoir recours à des concepts macroscopiques tels que l'hydrodynamique.
Ce colloque est centré sur le développement de méthodes théoriques et numériques et leur application à la résolution de problèmes chimiques complexes. Les approches impliquées dans ces efforts de modélisation sont généralement basées sur la compréhension détaillée des interactions moléculaires, et diverses méthodes sont mises en œuvre selon l’échelle spatiale des interactions considérées. Cette échelle varie selon les domaines d’application : alors que des méthodes de mécanique et de dynamique quantique sont utilisées pour étudier les propriétés de petites molécules, des approximations classiques sont nécessaires pour l’étude atomistique de systèmes macromoléculaires ou assemblages moléculaires tels que les protéines, micelles, vésicules, membranes biologiques et matériaux divers, sans compter sur l’apport récent de l’apprentissage automatique et de l’intelligence artificielle, qui est en train de rapidement accroître leur champ d’application. Grâce à l’essor des capacités de calcul, ces diverses approches théoriques et leur implémentation numérique sont devenues des outils de choix pour élucider un nombre croissant de problèmes divers allant des matériaux de pointe au développement de médicaments pour les maladies infectieuses, en passant par la chimie de l’atmosphère et la catalyse enzymatique. Le but de ce colloque s’inscrit résolument dans la logique multidisciplinaire de la modélisation multi-échelles, et vise à mettre en présence étudiants et chercheurs issus de disciplines combinant sciences informatiques, mathématiques, physique, chimie, biochimie et biologie qui utilisent des supercalculateurs et des modèles issus de la physicochimie moléculaire pour l’étude des problèmes les plus variés. Les intervenants invités sont à la pointe du développement de nouvelles méthodes de simulation et des efforts pour élargir leur domaine d’application.
Thème du colloque :
Date :
9 mai 2025
Titre du colloque :
Responsables :
