Des cristaux moléculaires aux cristaux polymériques
La polymérisation à l'état solide peut générer des polymères à haute densité ou des polymères à cristal unique. Le processus est lancé par des micro-explosions induites par un laser ultra-rapide pour atteindre des conditions extrêmes. Sous la haute pression de l'ordre du térapascal, les liaisons chimiques des cristaux moléculaires sont reconstruites ou les molécules sont réorganisées. Les expériences visaient à compresser des cristaux moléculaires simples, comme l'azote, le monoxyde de carbone et le chlorure d'hydrogène sont toujours en cours. Cela est dû en grande partie au peu de connaissances sur les propriétés de ces molécules dans des conditions extrêmes. De même, comprendre les propriétés des éléments initiaux est nécessaire pour comprendre les structures des composés qui peuvent être formés. Le projet AB INITIO AND QMC (Phase transition and polymerization of molecular solids in ab initio calculations and quantum Monte Carlo simulations), financé par l'UE, visait à combler ce fossé. L'équipe du projet a utilisé une recherche de structure aléatoire ab initio et des algorithmes Monte Carlo quantiques pour fournir les prévisions théoriques nécessaires dans la synthèse d'une nouvelle classe des matériaux. Les scientifiques du projet ont prédit plusieurs phases stables d'azote à des pressions térapascales. Parmi celles-ci, l'on trouve une structure en couches qui présente un transfert de charge important. Un sel d'azote métallique est stable à hautes pressions et températures et présente des distorsions de densité de charge qui n'étaient pas prévues dans un élément sous des conditions extrêmes. La stabilité des structures exotiques proposées était établie en calculant leur spectre de phonons. Le travail de l'équipe a amélioré notre compréhension des liaisons chimiques sous compression. Ils ont également posé les bases pour rechercher des cristaux moléculaires supplémentaires qui peuvent être transformés en solides étendus et comment les conserver à des conditions ambiantes. Les résultats d'AB INITIO AND QMC ont été décrits dans une publication dans le prestigieux journal Physical Review Letters.
Mots‑clés
Polymérisation, catalyseur, cristaux moléculaires, térapascal, azote, quantum
