Missions

Post-Doctorat de 1 an en simulations de dynamiques moléculaires ab initio de type DFT-MD pour sonder la structure, la dynamique et la spectroscopie IR d’électrolytes liquides et d’électrodes en conditions opératoires dans les batteries.

Post-Doctorat financé par RS2E (Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie) dont les objectifs sont d’accélérer la recherche fondamentale et l’industrialisation des nouvelles technologies de batteries et de supercondensateurs (https://www.energie-rs2e.com/fr). Ces études théoriques sont couplées aux données spectroscopiques obtenues par l’approche expérimentale récemment développée par le groupe du Prof J.M. Tarascon de spectroscopie IR par fibre optique [Nat. Energy, 7:1157-69 (2022)].

Ce projet est réalisé en collaboration entre l’équipe de la Prof M.P. Gaigeot au Laboratoire LAMBE à l’Université d’Evry Paris-Saclay (où le/la Post-Doctorant/Post-Doctorante sera localisé/localisée) et l’équipe de la Dr M.L. Doublet à l’ICGM de Montpellier (où le/la Post-Doctorant/Post-Doctorante se déplacera pour des séjours collaboratifs).

Les deux équipes de recherche impliquées sont spécialistes reconnues de simulations DFT-MD, de calculs DFT, de la modélisation des spectroscopies vibrationnelles, du développement de champs de forces, de la modélisation de batteries solides, de la modélisation de liquides et d’interfaces solide-liquide.

Activités

Le/la Post-Doctant/Post-Doctorante sera en charge des simulations DFT-MD d’interfaces complexes composées d’électrolytes liquides et d’électrodes en conditions opératoires.

Des simulations ab initio DFT-MD et DFT-MD biaisées de type métadynamiques, et classiques FF-MD avec possibles développements de champs de forces réactifs par méthodes de machine learning, seront menées. Le/ la Post-Doctant/Post-Doctorante intégrera également à ses études des outils numériques de type algorithmique de graphes, notamment développés dans les équipes encadrantes.

Compétences

Le/la candidat/candidate est un/une chimiste/physicien/physicienne de formation, qui possède des expertises en simulations de dynamiques moléculaires (classique et/ou ab initio), et des expertises en écritures de codes par exemple par langage python, C ou fortran. Ces codes seront intégrés dans la plateforme de codes développée par les équipes théoriques encadrantes. Nous recherchons un/une candidat/candidate qui a su/sait faire preuve d’originalité dans ses travaux de recherche, être prêt/prête à collaborer avec des chercheurs d’autres disciplines (typiquement IA, expériences).

Contexte de travail

Le travail s’effectuera en présentiel au Laboratoire LAMBE CNRS UMR8587 à l’Université d’Evry Paris-Saclay en étroite collaboration avec l’Institut ICGM de Montpellier où des déplacements réguliers auront lieu. Les deux équipes collaborent en distanciel par visio.

Les équipes du LAMBE et de l’ICGM sont composées d’enseignants-chercheurs et chercheurs en Chimie, en Physique, et d’IGR en informatique. L’équipe du LAMBE réalise les simulations de dynamiques moléculaires sur les centres nationaux GENCI (IDRIS, ITGCC, CINES), l’équipe possède une plateforme de machines locales de travail sous MacOs et un cluster local de machines qui permet de réaliser les calculs d’interprétation des trajectoires localement de façon performante. L’équipe est aussi attentive à ce que ses collaborateurs non permanents participent régulièrement à des conférences en France, en Europe, aux USA et Chine, en présentant leurs travaux sous forme orale.

Contraintes et risques

Le financement est de 1 année avec des objectifs ambitieux mais réalisables, et nécessite une personnalité engagée en recherche. Des déplacements à l’ICGM à Montpellier sont à prévoir.

Informations complémentaires

La spectroscopie vibrationnelle, par exemple de type Infrarouge (IR), est l’une des rares méthodes expérimentales qui permet d’obtenir un diagnostic unique sur la structure, la dynamique et la réactivité chimique de systèmes moléculaires complexes. Les informations obtenues à partir des pics actifs de vibration (fréquences, intensités/absorbances, formes des bandes) sont le reflet de la structure moléculaire et des interactions entre partenaires des systèmes moléculaires, avec ce paradigme du domaine spectroscopique du ‘1-to-1’, càd que les signatures spectroscopiques sont caractéristiques d’une unique structure, et vice versa. Evidemment, la réalité expérimentale est toujours plus complexe, et il est bien souvent impossible de réaliser l’interprétation structurale des bandes vibrationnelles sans support théorique. En pratique, des calculs théoriques de la spectroscopie IR, à l’échelle atomistique, sont indispensables pour permettre l’interprétation structurale fine et détaillée des signatures enregistrées expérimentalement. Ces calculs théoriques permettent alors de relier directement la structure moléculaire aux pics IR actifs.

C'est l'enjeu de ce travail de Post-Doctorat que de donner les relations structure, dynamique et signatures spectroscopiques d'électrolytes à l'interface avec une électrode dans des conditions opératoires d'utilisation de batteries, en mettant en oeuvre des simulations de dynamiques moléculaires ab initio de type DFT-MD.