Modélisation de glaces salées par approches orientées-données et simulations atomistiques – SIMODAS

Des phases de glace incorporant une quantité non négligeable de sel ont été récemment démontrées expérimentalement : des phases haute et basse pression ont été identifiées, présentant un intérêt respectif pour les modèles de compositions d'intérieurs planétaires, et pour les électrolytes aqueux solides pour batteries. Pousser l'étude de ces phases, et l'identification potentielle de nouvelles, présente donc un intérêt tant pour la recherche fondamentale que pour la recherche appliquée. La caractérisation expérimentale à haute pression étant particulièrement difficile, les méthodes de simulations numériques atomistiques – comme la dynamique moléculaire – peuvent contribuer à fournir des informations précieuses sur la formation et la stabilité des matériaux. Quatre défis empêchent de parvenir à une description quantitative des phases de glace salée par la modélisation à l'échelle atomique : le coût de calcul des approches ab initio, l'équilibre subtil des interactions dans l'eau, la faible précision et transférabilité des potentiels empiriques, et la sélection d'une variable collective appropriée permettant de suivre les transformations entre phases. SIMODAS vise à les résoudre tous, en combinant deux approches orientées-données : l'une pour dériver des variables collectives optimales, et l'autre pour extraire des potentiels d'interaction précis et transférables. Avec cette méthodologie en main, les processus de formation et le champ de stabilité d'une gamme de glaces salées seront étudiés. En particulier, plusieurs halogénures seront considérés, afin d'extraire les conditions nécessaires à la formation favorable de phases cristallines. En outre, des travaux seront consacrés à la caractérisation des propriétés de transport ionique de ces phases, afin de fournir des informations précieuses à la fois pour les modèles planétaires et pour le design d'électrolytes. Enfin, plusieurs développements méthodologiques seront étudiés.