Conception de MOF magnétiques par méthodes auto-apprenantes – MagDesign

Les polymères de coordination bi- et tridimensionnels sont conceptuellement le résultat d’un fantastique jeu de Lego. En effet, leur charpente cristalline découle de l’arrangement de briques élémentaires : un site métallique associé à un ligand rédox et à un contre-ion s'insérant dans les cavités de la charpente métal-ligand. Explorer le champ des possibles de tels ensembles par les méthodes usuelles, qu'elles soient expérimentales ou théoriques est vertigineux. Il convient donc de changer de paradigme. Dans ce projet, nous proposons de deìvelopper une meìthodologie non heuristique, utilisant des méthodes d’apprentissage automatique pour la conception et la preìdiction de MOF magnétiques à partir d'ensembles de briques élémentaires.

Nous proposons pour cela de développer un algorithme évolutionnaire dédié aux MOF et interfacé avec USPEX afin de prédire la composition, la structure et les propriétés de MOF magnétiques. Celui-ci utilisera un ensemble de descripteurs chimiques quantifiant les forces de liaisons métal-ligand et la métallicité des systèmes (à déterminer), et magnétiques (interactions magnétiques effectives). Le calcul de ces dernières ayant un coût numérique élevé, nous le remplacerons par une évaluation via un réseau de neurones. La détermination du type de méthode d'apprentissage profond le plus adapté, des descripteurs structuraux ou électroniques du magnétisme, et la constitution du jeu de données d'apprentissage constitueront la seconde partie de ce projet. Enfin, ces travaux théoriques seront mis à l'épreuve de la réalité chimique et leurs prédictions comparées à l'expérience. La synthèse, la détermination structurale et la mesure des propriétés magnétiques de composés connus, puis prédits, constitueront la dernière partie de ce projet.