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A Multiple-Scattering Computing Platform For (Nano) Materials

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Une plate-forme informatique pour l'analyse des matériaux

Les appareils modernes dépendent fortement de nouveaux matériaux dotés de fonctions adaptées. Un outil complet d'analyse spectroscopique pourra faire la lumière sur les propriétés d'un grand nombre de matériaux dans une plage d'énergie étendue, ce qui simplifiera le travail.

Recherche fondamentale

Les nanomatériaux sont de plus en plus importants pour les nouveaux appareils et, grâce à des progrès rapides en microscopie et en spectroscopie, la caractérisation à l'échelle nanométrique des structures électroniques, magnétiques et cristallographiques est désormais possible. Pour soutenir l'analyse des données expérimentales en vue du développement de modèles de prévision, des scientifiques ont lancé le projet MSNANO (A multiple-scattering computing platform for (nano) materials), financé par l'UE. Ils ont créé des outils d'analyse en téléchargement libre pour l'interprétation de techniques de spectroscopie basées sur la théorie de la diffusion multiple (MST). La MST, une technique très efficace pour calculer les propriétés électroniques d'assemblages d'atomes, a été utilisée avec succès dans un grand nombre de domaines, dont le magnétisme, le transport et la spectroscopie. MSNANO a tiré parti de nombreux progrès récents pour examiner les électrons dans une très large gamme d'énergies cinétiques (depuis des valeurs négatives jusqu'à 100 keV environ), ce qui ne peut pas être réalisé en utilisant d'autres cadres, tels que les méthodes standard de structure électronique. Les algorithmes sont même valides pour des structures non périodiques, ce qui en fait des outils particulièrement bien adaptés aux nouveaux nanomatériaux. La principale réalisation du projet a été le développement d'une interface appelée ES2MS pour transférer une densité et un potentiel de charge auto-cohérents depuis des codes de structure électronique vers des codes de diffusion multiples. Étant donné que la MST est basée sur le partitionnement de l'espace dans des sites de diffusion de taille atomique, ES2MS fournit les densités et potentiels de charge pour chaque site de diffusion. Les partenaires ont également développé de nombreux algorithmes de calcul pour améliorer les capacités de divers progiciels existants (MsSpec, MXAN, SPR-KKR, FPMS, MSGF et MCMS). L'équipe a d'autre part mis au point un traitement plus précis des effets qui ne sont pas décrits de façon précise par la MST classique. Un axe de recherche a porté sur l'évaluation, la combinaison et le perfectionnement de méthodes théoriques pour des effets de corrélation électronique forte dans la spectroscopie d'absorption X et la spectroscopie par photoémission. Au bout du compte, MSNANO a fourni un ensemble complet d'outils de code MST avancé pour analyser une grande variété de matériaux sur une large plage d'énergies. Les algorithmes permettent l'importation de données de structure expérimentales et électroniques, pour contribuer à la mise au point rapide de matériaux nanostructurés personnalisés pour les appareils de nouvelle génération.

Mots‑clés

Plate-forme informatique, analyse des matériaux, analyse spectroscopique, MSNANO, théorie de la diffusion multiple

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