Modélisation

Permanents :
équipe MIOPS : C. Latouche, E. Faulques, S. Jobic
équipe ID2M : I. Braems, F. Tancret,
équipe PMN : C. Ewels, A. Mokrani,
équipe PCM : A. Rhallabi
équipe ST2E : F. Boucher, P. Moreau,
Personnels IT : L. Cournede, F. Massuyeau

Doctorants : Y. Sayed-Ahmad Baraza, G. Baudesson, F. Brette, M. Cosson, A. Karpinska, A. Prasad, D. Ram, L. Rateau, J. Rio,
A. Stoliaroff, Y. Tanuma, P. Tsoulka, J. Zgheib.

Post-doctorants : A. Albaalbaky, X. Che, A. Impellizerri, W. Lafargue-Dit-Hauret, E. Menou, R . Mohamad, J. Rio, R. Schira,
G. Le Dain

Le rôle de l’axe transversal est de partager de la connaissance et des expertises dans le domaine de la modélisation. Il permet aussi de gérer les ressources informatiques « haute performance » au niveau du laboratoire. La direction s'appuie notamment sur le savoir-faire et les compétences des membres de l’axe transversal modélisation pour les choix hardware et software concernant le cluster de calculs mutualisé et les ajouts sur le mésocentre régional. Les membres de l’axe modélisation se réunissent une dizaine de fois par an autour de séminaires internes et utilisent les outils numériques pour échanger en continu.

L’axe transversal modélisation du laboratoire regroupe une dizaine de permanents des 5 équipes du laboratoire et autant de membres non permanents. Ces personnes utilisent les outils numériques très variés :

- - principalement des simulations atomistiques fondées sur la DFT (VASP, WIEN2k, CRYSTAL, AIMPRO, …),
  - mais aussi des simulations à plus grande échelle (méthodes Monte Carlo : codes maison, LAMMPS, GULP),
  - modélisation des procédés plasmas froids pour la gravure et le dépôt des matériaux (Simulateur PTSI pour la gravure de silicium par procédé Bosch - Simulateur MicroTools pour le dépôt et la gravure : codes maisons)
  - et des calculs de prédiction sur les matériaux (algorithmes évolutionnaires : codes maison et USPEX, deep/machine learning et data mining avec python et les librairies TensorFlow et Keras, logiciel Calphad Thermo-Calc).

Nous employons :

- - en interne : un cluster de calculs parallèles (Tier 3, 500 coeurs) dont les ressources sont partagées et les coûts des mises à jour mutualisés entre les groupes.
  - le Mésocentre “Centre de Calculs Intensifs des Pays de la Loire”, CCIPL (Tier 2), hébergé par l’Université de Nantes.
  - les centres de calculs Tier 0 (plus de 7 millions d’heures de calcul).

Nous sommes en liens étroits avec les développeurs de certains des logiciels (VASP, WIEN2k, AIMPRO, USPEX, ...) pérennisant ainsi l’accès aux derniers développements disponibles. Nous développons également en interne des logiciels de modélisation (codes plasmas et de gravure, Monte Carlo), de post-traitement (PyDEF) et de calcul garanti (CalIPh en collaboration avec le LS2N) ouverts à la communauté et d’autres sont parfois directement transférés dans l’industrie.

Thèmes de recherche à l’IMN en modélisation :

- - Calculs de structures électroniques et de propriétés physico-chimiques dérivées
  - Soutien à la caractérisation expérimentale du laboratoire (UV-vis, luminescence, RMN, EELS, FTIR/Raman, HRTEM ….)
  - Développement de logiciels propres dédiés (PyDEF, CalIPh) et outils et visualisation 3D
  - Prédiction et conception de matériaux in silico : structures nanométriques (nanocarbons, nanowires, interfaces), phases cristallines (composés métastables issus de la chimie douce), optimisation combinatoire d’alliages metalliques, prédiction de structures/propriétés sur des matériaux hybrides
  - Thermodynamique des défauts (ponctuels, interfaces, dislocations)
  - Dynamique, cinétique (Dynamique moléculaire, Monte Carlo, …)
  - Modélisation des procédés (Modélisation multi échelles de la gravure par plasma, décharge plasma pour le dépôt physique en phase vapeur (PVD))
  - Modélisation multiphysique (gestion d’énergie d’un drone autonome en vol, COMSOL, ...)

Activites d’organisation :

L’axe a également :

- - participé à la création et à l'organisation de l’École Thématique CNRS RaProChE(Roscoff, 2018) qui a permis le rapprochement de plusieurs disciplines autour de la structure électronique.
  - initié en 2010 le congrès international bisannuel ICAMM (International Conference on Advanced Materials Modelling) qui regroupe aujourd’hui une centaine de personnes en présentiel et une communauté de plusieurs centaines sur les réseaux sociaux. Ce congrès est organisé tous les deux ans avec l’ISCR Rennes. Il est couplé à un workshop sur un logiciel de calcul spécifique pour lesquels des membres de l’axe sont tuteurs.
  - organisé plusieurs autres congrès de modélisation au niveau régional, national et international depuis 2015.

Collaborations :

Nous accueillons enfin régulièrement des chercheurs au sein de l’IMN : Pr. Xavier Gonze (Louvain-La-Neuve), Dr. Khang Hoang (North Dakota State University, Fargo, USA), Dr. James McHugh (Loughborough University UK), Dr. Dogan Erbahar (Gebze Technical University, Kocaeli, Turquie)...

Nous avons aussi des collaborations fortes avec d’autres groupes extérieurs en modélisation, y inclus : P. Briddon (Newcastle UK), K. Jolley (Loughborough, UK), P. Rivera (Lancaster, UK) D. Erbahar (Turkey), D. Rybovskiiy (Skoltech), I. Suarez (Australie), G. Lee (S. Korea), M. Whangbo (USA), K. Hoang (Fargo), A. Zobelli (LPS Orsay), G. Frapper (IC2MP, Poitiers), P. Ganster (LGF, Saint Etienne), J. Vidal (EDF), X. Rocquefelte (ISCR), D. Jacquemin (CEISAM), G. Ramstein (LS2N), A. Goldszteijn (LS2N), C. Jermann (LS2N).

Collaborations industrielles incluent STMicroelectronics, EDF, CEA, Réseau Transport Électrique de France (RTE), X-Sun, ...