Contributions of molecular dynamics for the study of dusty plasmas

Apports de la dynamique moléculaire pour l’étude des plasmas poussiéreux

Amal Allouch (1)

1 LSPM - Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux

Two different methods based on classical molecular dynamics have been developed in this thesis in order to determine the relative abundances of the different isomers of neutral carbon clusters of size varying between 2 and 54 atoms as well as the most stable isomer of each cluster; and to highlight the nature and mechanisms of sticking and then calculate their probabilities. We first developed a combined condensation-annealing method based on a thermal cycle comprising three phases : a condensation and heating phase, a constant temperature phase and a cooling phase. First, we identified the statistical abundances of the different types of isomers as a function of the thermal cycle parameters. Next, we identified the most stable isomer for each size studied. Secondly, we set up a method of projecting carbon atoms onto target clusters C36 (fullerene and graphene) and C80 (fullerene). This method allowed us to study the C -Cn sticking mechanisms and the associated probabilities for different conditions. The originality of this study is that we differentiated the type of bonding obtained for each case studied

Deux méthodes différentes basées sur la dynamique moléculaire classique ont été développées dans ce travail de thèse dans le but de déterminer les abondances relatives des différents isomères des clusters carbonés neutres de taille variant entre 2 et 54 atomes ainsi que l'isomère le plus stable de chaque taille; et de mettre en évidence la nature et les mécanismes de collage puis en calculer leurs probabilités. Nous avons tout d'abord développé une méthode de condensation-recuit combinés basée sur un cycle thermique comportant trois phases : une phase de condensation et de chauffage, une phase à température constante et une phase de refroidissement. Premièrement, nous avons identifié les abondances statistiques des différents types des isomères en fonction des paramètres de cycle thermique. Ensuite, nous avons identifié l'isomère le plus stable pour chaque taille étudiée. Dans un second temps, nous avons mis en place une méthode de projection d'atomes de carbone sur des clusters cibles C36 (fullerène et graphène) et C80 (fullerène). Cette méthode nous a permis d'étudier les mécanismes de collage C-Cn et les probabilités associées pour différentes conditions. L'originalité de cette étude est que nous avons différencié la nature de collage obtenue pour chaque cas

Mots clés: Classical molecular dynamics; Carbon clusters; Statistical abundances

Mots clés: Dynamique moléculaire classique; Clusters carbonés; Abondances statistiques

Domaines: Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]

Amal Allouch. Apports de la dynamique moléculaire pour l’étude des plasmas poussiéreux. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université Paris-Nord - Paris XIII, 2021. Français. ⟨NNT : 2021PA131070⟩. ⟨tel-03884546⟩