Création d’un champ de forces spécifique à la simulation des polymères

Résumé du document

En modélisation moléculaire, le champ de forces comporte l'ensemble des paramètres utilisés pour le calcul de l'énergie et influence donc beaucoup la qualité des résultats. La qualité d'un champ de forces dépend essentiellement de sa représentativité par rapport aux molécules que l'on veut simuler. Pour paramétrer un champ de forces on utilise généralement une approche « empirique » qui se base sur des données structurales (géométries) et/ou énergétiques obtenues à l'aide de calculs de mécanique quantique ou une autre méthode de simulation. Une sélection de molécules (la base de données) représentatives est choisie pour effectuer des ajustements de paramètres et l'on vérifie ensuite sur d'autres systèmes (généralement plus gros) que les paramètres sont bien transférables à notre problème.
Dans le cadre de cette étude nous avons choisi d'utiliser des calculs quantiques ab initio comme base de référence et d'utiliser une méthode identique à celle utilisée avec succès par un groupe de chercheurs américains. Dans les prochains paragraphes nous allons brièvement décrire la méthode de calcul quantique que nous utilisons dans ce travail ainsi que le formalisme utilisé dans les champs de forces de mécanique moléculaire.

Extraits

[...] Il suffit de lui transmettre le résultat de la fonction et il se charge de modifier la valeur des paramètres. L'algorithme utilisé dans le script est décrit par la Figure 12. Pour estimer la qualité des fits de chaque degré de liberté, on introduit un nouveau paramètre de contrôle : la déviation standard moyenne (ASD ( 3.4 Cette grandeur facilite l'optimisation tout en apportant un poids statistique supplémentaire aux paramètres nécessitant plus de points pour être définis (les torsions par exemple). [...]

[...] Il faut donc toujours vérifier la légitimité des solutions qu'il offre. Le champ de force a été testé sur des chaînes de Polybutadiène trans ou cis et sur des chaînes d'isoprène et donne de bons résultats. Il reste à le vérifier pour des chaînes comportant des monomères vinyliques et cycliques. Il faudra peut-être, si c'est la dernière alternative possible, optimiser les paramètres AUA pour nos systèmes Bibliographie La base de données est présentée dans les Annexes. L'ensemble des paramètres des potentiels de tension et de flexion, des SD et des écarts sont repris dans les annexes. [...]

[...] Gain de précision apporté par la nouvelle version du champ de forces sur les potentiels de flexion Validation du champ de forces : Une fois notre champ de forces paramétré, nous devons à la fois confronter nos résultats avec MFF mais également des champs de forces de références. Pour cela nous avons utilisés des grandeurs microscopiques tout comme des grandeurs macroscopiques afin d'essayé de démontrer les avancées apportées par MFF Comparaison avec d'autres Champ de forces Potentiel de la liaison CH2-CH2 : Le potentiel de tension de la liaison CH2-CH2 de MFF 2.0 a été paramétré sur du butane. Figure 13. Potentiel de la liaison CH2-CH2 dans différents champs de force. Tableau 16. Paramètres de la liaison CH2-CH2 pour différents champs de forces. [...]

[...] Création d'un champ de forces spécifique à la simulation des polymères SOMMAIRE 1. Introduction : 4 Objectifs : Elaboration du champ de forces : Choix de la référence : La mécanique quantique Choix du modèle de Mécanique Moléculaire : Calcul de l'énergie : Les équations utilisées: Le choix des centres de forces : Le choix des types de carbones : Le domaine de validité du champ de forces : Validité des équations : Validation des hypothèses par la simulation : Restriction du champ de forces : Méthodologie : Calcul Ab initio : Mise en œuvre du calcul : Optimisation de géométrie : Temps de calcul : Lecture du fichier résultat : Calcul de l'énergie en Mécanique moléculaire : Objectifs du programme de Mécanique moléculaire : Paramétrisation du champ de forces : Réalisation d'un fit : Précision du fit : Optimisation du fit : Résultats : Détails des potentiels de tension : Détails des potentiels de flexion : Validation du champ de forces : Comparaison avec d'autres Champ de forces : Potentiel de la liaison CH2-CH2 : Paramètres du potentiel de torsion du Butane : Comparaison avec un Champ de forces spécifique : Potentiel de la torsion du But-2-ene : Potentiel des torsions pour un polymère branché : Calcul ab initio sur un dimère PBcis : Calcul de densité de l'éthane : Calcul de l'enthalpie de vaporisation : Conclusion : Bibliographie : 34 Figure 1. [...]

[...] MFF 1.0 ne prend en compte que le type de l'atome central de l'angle. Tableau 12 Paramètres des potentiels de flexion dans MFF Dans MFF 2.0 nous avons paramétré 52 potentiels de tension en essayant de limiter au maximum le nombre d'approximations. Les différents paramètres des potentiels des angles ayant un carbone quaternaire comme atome central (atome intervenant dans les copolymères à base d'Isobutyl), sont donnés dans le Tableau 13. Tableau 13. Paramètres de flexion pour les angles ayant un carbone quaternaire comme atome central, et déviation standard de chaque degré de liberté avec les deux champs de forces. [...]