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La section « Physique — Chem-Ph » explore le fascinant carrefour où la physique rencontre la chimie physique. Ce domaine décrypte les lois fondamentales qui régissent le comportement de la matière à l'échelle atomique et moléculaire, reliant les théories abstraites aux propriétés concrètes que nous observons quotidiennement.
Sur Gist.Science, nous sélectionnons rigoureusement chaque nouveau prépublication de ce champ depuis arXiv. Pour chaque article, nous proposons une synthèse technique approfondie ainsi qu'une explication en langage clair, rendant ces recherches complexes accessibles à tous, des étudiants aux curieux passionnés.
Découvrez ci-dessous les dernières études publiées dans cette catégorie, accompagnées de nos résumés détaillés pour comprendre les avancées récentes sans avoir besoin d'être un expert.
En utilisant des simulations de dynamique moléculaire à l'état excité, cette étude élucide le mécanisme de formation de l'électron hydraté dans l'eau liquide, révélant deux voies réactionnelles distinctes issues de défauts topologiques du réseau d'hydrogène qui mènent soit à une recombinaison rapide, soit à un transfert couplé proton-électron générant des paires ion-radicaux stables à l'échelle de la picoseconde.
Cet article démontre que l'utilisation d'un noyau dépendant de la fréquence dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps réformulée par réponse (RR-TDDFT) permet de décrire avec précision la dynamique électronique non perturbative impliquant des états à double excitation, étendant ainsi aux régimes de champs forts les développements fonctionnels réussis dans le régime de réponse.
Cet article présente une approche d'orbitales naturelles gelées pour les états à couche ouverte, basée sur la théorie des perturbations ZAPT2, qui réduit efficacement l'espace virtuel requis par les solveurs d'éigenquantiques comme iQCC tout en maintenant une haute précision pour les écarts d'énergie singulet-triplet dans des systèmes complexes.
En combinant la dynamique moléculaire par apprentissage profond et le rééchantillonnage *ab initio*, cette étude démontre que les champs électriques interfaciaux dans les nanogouttes d'eau, bien que forts et orientés vers l'extérieur, dépendent principalement du réseau de liaisons hydrogène local et sont pratiquement insensibles à la courbure et au pH, ce qui remet en cause leur rôle de moteur catalytique principal pour les réactions observées dans les microgouttes.
Ce papier démontre que la dynamique et la thermodynamique des réseaux de réactions chimiques ouverts émergent comme un régime asymptotique à partir de systèmes fermés sous-jacents lorsque des conditions spécifiques de séparation d'échelles de temps et d'abondance sont remplies, établissant ainsi les chemostats comme des structures émergentes plutôt que comme des idéalisations externes.
Cet article propose une nouvelle méthode pour justifier le niveau de granularité nécessaire dans les modèles d'eau polarisables à grains grossiers, en évaluant la performance d'un modèle nDPD polarisé par rapport au modèle atomistique TIP3P pour des simulations mésoscopiques de solvants polaires et d'électrolytes liquides.
Cet article présente une approche de théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps (TDDFT) relativiste, basée sur les formalismes à quatre et deux composants exacts (amfX2C), permettant de simuler avec précision et à moindre coût les spectres de diffusion inélastique résonante de rayons X (RIXS) des éléments lourds en capturant efficacement les effets relativistes essentiels.
Cet article présente une nouvelle technique de simulation combinant le Monte Carlo à bascule de réseau et l'intégration thermodynamique pour calculer les différences d'énergie libre et déterminer les paramètres de coexistence entre les structures d'hydrates de clathrate II et H, avec des résultats en bon accord avec les données expérimentales pour l'argon et le méthane.
Cette étude utilise un champ de force appris par machine (MACE) pour simuler la diffusion anormale de l'eau dans les solutions d'électrolytes NaCl et CsI, révélant que les interactions spécifiques aux ions dans les shells d'hydratation expliquent la réticulation observée dans le NaCl et l'accélération dans le CsI.
Ce papier présente un cadre de transport quantique scalable pour les grands réseaux physiques, qui surmonte les limitations d'échelle des méthodes de polaron variationnel grâce à un schéma de partitionnement efficace permettant de modéliser des systèmes de centaines à milliers de sites.