Théorie de la structure électronique des molécules à transition de spin sur surfaces métalliques
Langue Anglais
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Auteur : Pasquier, Rémi
Date de soutenance : 09-02-2024
Directeur(s) de thèse : Mébarek, Alouani
Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
Discipline : Physique de la matière condensée
Classification : Physique, Sciences de l'ingénieur
Mots-clés libres : Ab initio, DFT, VASP, Transition de spin, Dopage, Phonons, Modèle de Slichter-Drickamer, XAS, XMCD, Anisotropie, STM
Mots-clés :
- Transition de spin
- Surfaces (physique)
- Semiconducteurs -- Dopage
Résumé : L'objectif de cette thèse est l’étude du comportement des molécules à transition de spin adsorbées sur des surfaces métalliques, en utilisant des méthodes ab-initio basées sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT). En premier lieu, nous redécrivons les états de spin d'une molécule de FePhen et son interaction avec un substrat métallique de Cu(00l) et nous la comparons a une molécule de FePhen dopée par fluorination. Nous montrons ainsi une inversion des états de spin après fluorination, que nous étudions en détail en utilisant l 'analyse de Bader afin de déterminer les transferts de charge intramoléculaires, ainsi que la méthode « Nudged Elastic Band » (NEB) pour l’étude du chemin de transition entre les états de spin. Finalement, nous calculons le spectre des phonons dans ces systèmes dans l'approximation harmonique, et nous montrons les différences importantes entre les modes de la molécule non dopée et dopée, ainsi que leur influence sur l’évolution avec la température de grandeurs thermodynamiques telles que l’énergie libre, et nous les utilisons avec la formule de Slichter-Drickamer afin de calculer l’évolution de la fraction en état HS avec la température. Nous introduirons également nos premiers résultats d'un calcul post-harmonique du spectre de phonons en dynamique moléculaire en utilisant la fonction d'autocorrélation des vitesses , afin d’étudier l’évolution des principaux modes du spectre eux-mêmes avec la température. En un second temps, nous développons et implémentons dans VASP le calcul des spectres d'absorption a rayons X (XAS et XMCD) afin d'obtenir de manière théorique les spectres au seuil L23 dans l'atome de fer de la molécule de FePhen, avec et sans la surface. En premier lieu, nous démontrons que la contribution des ondes planes ace spectre est négligeable, ce qui facilite et accélère grandement le calcul, mais également que l'ajout d'un trou de cœur statique n’améliore pas dans ce cas les résultats obtenus. Ensuite, nous montrons l'impact relativement faible de ce substrat sur ces spectres. En outre, nous montrons que la déformation des complexes vis-a-vis d'une géométrie octaèdrale parfaite induit des effets perceptible sur le spectre ainsi que sur l'anisotropie magnétique de la molécule. Finalement, nous implémentons dans VASP le calcul du tenseur dipolaire magnétique et nous mettons en évidence sa contribution importante, mais très souvent négligée, dans l'évaluation des règles d’intégration de ces spectres. Finalement, nous implémentons le calcul des images de microscopie a effet tunnel (STM) au-delà de l'approximation de Tersoff-Hamann (TH), en utilisant la règle différentielle de Chen, dans les cas idéaux et avec des pointes réalistes, et avec la formule de Bardeen complète. Nous comparons ces résultats avec les images déjà obtenues auparavant avec cette première approximation TH mais également aux quelques images expérimentales. Nous montrons ainsi qu’au-delà la claire et apparente similarité entre toutes les méthodes, les différentes approches présentent des détails fins clairement distinguables qui pourraient être observés expérimentalement avec des images de meilleure précision que les quelques résultats déjà disponibles.
Type de contenu : Text
Format : PDF
Entrepôt d'origine : not initialized
Identifiant : 2024STRAE003
Type de ressource : Thèse
