Calcul des fonctions de mémoire viscoélastiques par dynamique moléculaire sous contraintes – VMFCMD

Les fluides viscoélastiques sont omniprésents dans notre environnement, citons par exemple les alliages métalliques fondus, les liquides vitreux ou la matière molle. La principale caractéristique de ces fluides réside dans les effets de mémoire dynamique de longue durée qui corrèlent l'écoulement à un moment donné à l'historique de la dynamique antérieure. Théoriquement, ces effets sont décrits par des fonctions de mémoire viscoélastique (VMF). Le développement d'approximations précises pour les corrélations spatio-temporelles des VMF est un problème fondamental non résolu de la physique de la matière condensée. Les progrès dans le développement de telles approximations ont stagné dans le passé, car la théorie montre que l'évolution temporelle des VMF n'est pas générée par la dynamique newtonienne classique, mais par une dynamique « projetée » définie uniquement de façon formelle, qui par conséquent ne peut pas être reproduite par les algorithmes habituels de dynamique moléculaire (MD). Ceci a empêché jusqu’à présent le calcul direct des VMF pour développer des approximations performantes. Nous comblons ici cette lacune ancienne par une nouvelle méthode de MD sous contrainte (CMD) qui génère la dynamique projetée directement dans la simulation. Dans le cadre du projet VMFCMD, nous allons bâtir ex nihilo la CMD, l’implémenter dans un code à haute performance et démontrer le potentiel de la CMD en l'appliquant à des liquides vitreux et des systèmes de polymères. Cela jettera les bases d'une large gamme de développements ultérieurs, comprenant des systèmes fortement hors équilibre, tels que la matière active ou des systèmes soumis à des contraintes externes. Ils permettront de remplacer les modélisations empiriques par la conception rationnelle de VMF via des approximations validées numériquement, qui déboucheront sur d'importantes applications, par exemple des modèles prédictifs tenant compte de l'historique du processing dans la fabrication de matériaux.