Direction des ressources humaines

Service Formation et Itinéraires Professionnels

Modlisation des Matriaux
Code : 1512073

Lieu : Istres (13800)
Date : 20/07/2015 au 24/07/2015 (5 jours)
http://www.cinam.univ-mrs.fr/site/modmat/

RESPONSABLE SCIENTIFIQUE Principal :
TREGLIA Guy
Code laboratoire : GDR-CNRS 3532
Adresse : CINaM, Campus de Luminy, Case 913
13288 Marseille Cedex 9
Téléphone : 06 62 92 28 85
Mel :
CONSEILLER FORMATION :
LAUGIER Danile
Délégation : DR12
Téléphone : 04 91 16 45 11
Mel :
NOMBRE TOTAL DE PARTICIPANTS PREVU :
80
Situation scientifique :
La modlisation en science des matriaux se doit de rendre compte des diverses chelles mises en jeu, spatiales (du nm au m) ou de temps (de la picoseconde lheure voire plus), qui interviennent simultanment dans la plupart des phnomnes tudis. Dans ce contexte la mthodologie consiste partir dune dfinition lchelle atomique des interactions base sur une description de la structure lectronique de prcision pertinente et ventuellement ajustable. partir de ces interactions, il est possible didentifier les mcanismes lmentaires mis en jeu (e. g. par dynamique molculaire) des chelles infrieures au nanomtre et la nanoseconde, puis den dduire des mcanismes effectifs permettant de passer des chelles suprieures (en distance et en temps) par lutilisation de simulations de type Monte-Carlo (dquilibre ou cintique). Dans ce cadre fondamental, on peut esprer faire de ce dernier type de simulations un pivot entre les approches microscopiques et les approches de type milieux continus utilises par les technologues qui reposent sur des modles comportementaux.
Le GDR Modlisation des Matriaux (ModMat), porteur de ce projet dcole thmatique, a ainsi pour vocation de fdrer au niveau national la communaut des thoriciens en matire condense, en permettant de partager culture, outils et mthodes lors de runions gnrales et dateliers plus spcifiques, dimpulser des collaborations entre partenaires issus de laboratoires diffrents, et enfin de former de jeunes chercheurs par lorganisation dcoles telles que celle qui fait lobjet de ce projet. Ainsi, la premire runion du GDR a rassembl en 2013 Marseille une centaine de chercheuses et chercheurs, qui ont exprim de faon appuye et unanime le besoin et le souhait quune cole soit organise qui permette de donner toutes et tous la fois les fondements des concepts et mthodes dveloppes chaque maillon de lchelle, et les principes qui prsident la remonte de ses diffrents barreaux. Cest lobjet de cette proposition, qui doit faire intervenir non seulement des thoriciens de physique et chimie fondamentales, mais aussi des mathmaticiens et des dveloppeurs de codes industriels. Le but est que chaque participant(e) soit en mesure la fin de lcole de matriser lensemble des tapes dune approche multi-chelle de la modlisation, et de pouvoir les mettre en pratique.
Conséquences attendues :

Cette cole vise en premier lieu un objectif de partage de l'information sur les mthodes, chaque quipe faisant connatre ses dveloppements mthodologiques auprs d'une communaut qui utilise la simulation l'chelle atomique, mais dont les matriaux ou les proprits tudies sont diffrents ou proches des siennes. Au-del du partage de linformation, le souhait commun de mise en relation des diffrentes mthodes implique galement une forte demande dapprentissage des diffrentes mthodes complmentaires, pour chaque usager, de ses propres mthodes. Ainsi, lorganisation dune cole thmatique sur la modlisation des matriaux tait un des points forts mis en avant lors de la demande de cration du GDR au CNRS, cole qui se voulait suffisamment gnraliste pour permettre une mise niveau ainsi quun perfectionnement dans lensemble des mthodes propres la modlisation des matriaux, et qui accorderait une part importante des sances pratiques .
La tenue dune telle cole devrait donc accompagnera le dveloppement de la communaut pluridisciplinaire identifie dans le cadre du GDR par lapprentissage et le transfert de mthodes et techniques, dont les retombes seront naturellement une meilleure structuration de cette communaut, lidentification de ses forces, mais aussi de ses manques et donc des besoins ultrieurs en matire de formation, pour aboutir in fine une efficacit accrue dans le contexte dune rude comptition internationale sur les thmatiques concernes.
Les objectifs stratgiques de lcole sont de participer, via leur formation, lmergence et au dveloppement dune communaut de modlisateurs capables dtudier des matriaux ralistes, donc complexes, et ce aux diverses chelles des processus (structure, proprits) mis en jeu de leur laboration leur utilisation. Il sagit de pouvoir ainsi modliser (comprendre, simuler, prdire) le comportement de matriaux fort aspect socital, parmi lesquels les matriaux pour lnergie (renouvelable, nuclaire) et pour la microlectronique occupent une place singulire, tant en raison de leur aspect stratgique que de leur complexit qui requiert des approches telles que celles qui seront enseignes dans cette cole.
Par ailleurs, cette cole doit permettre par essence de faire se rencontrer dune part des acteurs de recherche (trs) fondamentale et des acteurs, souvent industriels, dune recherche plus applicative. De cette rencontre doit natre la constitution dun langage commun, dune meilleure connaissance des problmatiques, des questions, mthodes et outils existants dune part et des interlocuteurs les plus pertinents dans ces domaines. La vision globale propose par cette cole (de latome aux codes industriels) devrait faciliter le transfert des connaissances thsaurises par la recherche amont vers le monde de lindustrie, et en retour faire peser les enjeux de ce dernier sur la dfinition des programmes de recherche fondamentale.

Grands axes du programme :
Le but de lcole est de donner les outils ncessaires des chercheurs thoriciens dont le dnominateur commun est de modliser des matriaux ralistes, i.e. dans des conditions proches des observations exprimentales, voire des conditions et des proprits dusage. Dans ce contexte, le programme envisag fera le tour des mthodes numriques issues des diffrentes approches l'chelle atomique, en portant un intrt particulier la ncessit de croiser diffrentes mthodes mlant structure lectronique (DFT, Liaisons Fortes) et physique statistique (Monte Carlo, Dynamique molculaire), et la problmatique du changement d'chelle. Se dgagent ainsi certains cours/mthodes incontournables :
- mthodes de structure lectronique (modles de cohsion, tats excits) : approximations et performances des mthodes, choix du type de potentiel selon le matriau tudi.
- mthodes de thermodynamique (du champ moyen aux mthodes numriques : champ de phase, Monte Carlo).
- mthodes drives des thories de llasticit, de la plasticit ; mthodes de dynamique des matriaux (phonons, ).
- mthodes cintiques (Dynamique Molculaire, KMC, calculs de barrires et de prfacteurs, ), dclines selon les diffrentes mthodes aux diffrentes chelles ;
- mthodes pour dcrire le transport (de matire, de chaleur, lectronique).
- mthodologie multi-chelle : remonte derreurs, mcanismes effectifs,
Modalités pédagogiques :
Les contours et le contenu de lcole obiront un principe du type quelle mthode pour quel matriau et quel phnomne ou mcanisme . Il faudra donc dcliner les diffrents types de mthodes la fois par matriau (mtalliques, covalents, ioniques) et par mcanisme (transport, dfauts ponctuels et tendus, germination/croissance, plasticit). Pour ce faire le format adopt est celui dune srie de cours de base sur les diffrentes mthodes (structure lectronique, physique statistique, mthodes hors quilibre, mthodes continues) qui seront complts par des ateliers dapplication qui se dclineront par type de matriau et/ou de phnomnes spcifiques. Ces ateliers ncessiteront de mettre en place et daccompagner des groupes de travail (10 groupes de 6 personnes, encadrs par 5 intervenants) qui auront mener bien sur la dure de la semaine un projet global, allant de la dfinition dun protocole mthodologique (cahier des charges), jusqu sa mise en quation au moins partielle puis, au moins sous forme algorithmique, leur rsolution numrique via le passage lcriture et/ou lutilisation de codes numriques adapts (des ordinateurs en rseau seront mis dans ce but la disposition de ces ateliers). Le but est que chaque participant(e) soit en mesure la fin de lcole de matriser concrtement lensemble des tapes dune approche multi-chelle de la modlisation, et de pouvoir les mettre en pratique.
Dans ce sens, nous avons choisi une articulation autour dune demi-journe dvolue un cours et une autre son application (via les ateliers) des matriaux et/ou des problmes spcifiques. Ces cours seront donns par des spcialistes du domaine, qui on demandera de faire un effort de pdagogie. Il en sera de mme de lanimation des ateliers. La dure de lcole (5 jours pleins) est suffisante pour laisser une place importante aux ateliers sur la base de 5 matines de cours plus laprs-midi du premier jour (soit 24 heures de cours) et de 4 demi-journes (soit 16 h) rserves aux divers ateliers.