Effets quantiques nucléaires et simulations de spectres électroniques – NQESim

Prendre en compte les effets quantiques nucléaires lors de la simulation de spectres électroniques en phase condensée est une tâche particulièrement complexe. Pourtant, ces effets se manifestent à la fois sur la forme plus élargie des bandes des transitions électroniques ainsi que leurs positions et les inclure permettra d’améliorer la prédiction des spectres électroniques, et ainsi d’affiner grandement l’interprétation microscopique des données expérimentales. L’objectif de ce projet est de simuler le spectres électroniques de systèmes en phase condensée à l’aide d’une méthode numériquement efficace, le bain thermique quantique adaptatif (adQTB). En effet, l’adQTB a un coût numérique proche d’une méthode de dynamique moléculaire classique qui lui permet de traiter des systèmes de grande taille (dont les molécules en solution, voire à terme les systèmes biologiques) avec une précision proche de celle donnée par des méthodes quantiques exactes. Nous proposons d’utiliser cette méthode pour calculer des spectres stationnaires de molécules en solution puis dans un second temps, de l’étendre aux spectres dépendants du temps (spectres 2D) en combinant l’algorithme de l’adQTB à une méthode semi-classique permettant de prendre en compte les effets non-adiabatiques : le surface-hopping (SH). Le surface-hopping restant une méthode approchée, ces résultats seront confrontés avec des méthodes de dynamique quantique exacte pour des systèmes-modèles (matrices hiérarchiques : HEOM) puis la nouvelle méthode sera appliquée à des systèmes réalistes biologiques ou de molécules en solution. Ce projet permettra de proposer une nouvelle méthodologie de simulation de spectres électroniques prenant en compte les effets quantiques nucléaires tout en étant potentiellement extensibles à des systèmes de grande dimensionnalité.