Note publique d'information : Cette thèse porte sur l'étude théorique de plusieurs systèmes et de certains de leurs
processus dynamiques. En premier lieu, nous avons appliqué différentes méthodes de
calcul de structure électronique à l'étude structurale de systèmes vitreux de gallium,
lanthane et souffre pour lesquels des améliorations de leurs propriétés physiques
ont été observées grâce à l'ajout de chlore. Nous avons confirmé que les résultats
expérimentaux préalablement rapportés s'avèrent insuffisants pour expliquer ces observations
et que ces études doivent être complétées par d'autres expériences. Notamment, nos
calculs ont montré que des informations pertinentes peuvent être obtenues par l'étude
de ces verres par spectroscopie vibrationnelle. En deuxième lieu, nous avons étudié
le composé Ag2V4O11 (SVO) au moyen de la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité
(DFT). Ce composé est communément utilisé comme matériau d'électrode dans des batteries
au lithium. Nous avons obtenu des résultats clarifiant une controverse relative à
la structure cristalline du SVO, pour lequel trois structures différentes ont été
rapportées. Nous avons ensuite fait une étude, par dynamique moléculaire ab initio,
de la mobilité des ions métalliques dans ce système. Nos résultats donnent des informations
aidant à la compréhension du mécanisme complexe d'insertion du lithium dans le SVO.
Enfin, un cas de système non soumis à l'approximation de Born-Oppenheimer a été abordé.
Nous avons simulé le processus de tunnel d'une particule quantique qui évolue dans
un puits de potentiel métastable, et estimé son temps de tunnel, au moyen d'une méthode
originale de dynamique moléculaire semi-classique. L'utilisation des méthodes de calcul
ab initio pour l'étude de ces trois différents cas nous a permis d'évaluer leur capacité
à élucider des problèmes de structure électronique et à décrire des phénomènes physico-chimiques
existant dans des systèmes complexes.
Note publique d'information : This work is about the theoretical study of several systems and some of their dynamical
processes. First, we have applied different electronic structure calculation methods
to the structural study of glass systems made of gallium, lanthanum and sulfur, whose
physical properties have been observed to be improved by cesium chloride doping. We
have confirmed that previously obtained experimental results are insufficient to explain
this changes and that these studies must be completed by additional experiments. Particularly,
our calculations have shown that pertinent informations could be obtained by studying
these glasses by vibrational spectroscopy. Second, we have studied the compound Ag2V4O11
(SVO) by means of the Density Functional Theory (DFT). This compound is largely used
as electrode material for lithium batteries. We have obtained results partly clarifying
a controversy relative to the crystal structure of SVO, for which three different
structures have been reported. We have then made an ab initio molecular dynamics study
of the mobility of metallic ions in this system. Our results give useful informations
for the understanding of the complex mechanism of lithium insertion on SVO. Lastly,
we have studied a case of a system which is not under the Born-Oppenheimer approximation.We
have simulated the tunneling process of a quantum particle evolving in a metastable
potential well, and we have estimated its tunneling time, by means of an original
semiclassical molecular dynamics method. The use of these ab initio calculation methods
for the study of these three different cases has allowed us to evaluate their capacity
to elucidate electronic structure problems and to describe physical-chemical phenomena
existing in complex systems.
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