Mois de l'innovation : colloque sur le calcul scientifique

Projets du thème Modélisation des systèmes moléculaires complexes

D'une manière générale, les objets abordés aujourd'hui par la modélisation moléculaire dans les laboratoires de notre Université sont très divers : surfaces d’électrodes, protéines, grains de glace atmosphériques, molécules organiques, complexes minéraux …

Les travaux de modélisation sont en général menés en rapport avec des expériences de laboratoire ou avec des observations en vue de rationaliser celles-ci, voire dans le meilleur des cas de passer au stade de la prédiction. En tout, six laboratoires sont actuellement concernés par ces études qui sont réalisées sur le calculateur Roméo. Il est à noter que le choix des sujets porte de plus en plus sur des systèmes complexes, c’est à dire faisant intervenir l’environnement : réaction dans son solvant, réaction à l’interface solide/gaz ou solide/liquide. Au delà de l’offre de plus en variée des méthodes théoriques permettant la modélisation de tels systèmes complexes, ces nouvelles possibilités sont à mettre au crédit de l’évolution de la puissance des machines. A cet égard, la progression de la puissance calcul disponible à l’université via le renouvellement du premier calculateur Roméo est un critère considérable dans la qualité des travaux pouvant être réalisés par nos équipes.

Les projets s’appuyant sur la plate-forme Roméo peuvent être classés en deux catégories selon qu’ils font appels aux outils de la chimie quantique ou à ceux de la mécanique/dynamique moléculaire, la frontière entre ces deux domaines se réduisant avec l’utilisation des méthodes dites mixtes combinant les deux types d’outils (méthodes QM/MM).

D’une manière générale, les travaux de modélisation reposent sur l'utilisation de codes de calculs répandus en Chimie Théorique. On peut citer entre-autres: Amber, Gromacs, NAMD pour la partie Dynamique Moléculaire, et Gaussian, Molpro Molcas, Gamess, CRYSTAL et VASP (solide) pour la partie Chimie Quantique. Il est à noter que l’acquisition par la plate-forme Roméo du logiciel Gaussian (relativement standard) a poussé certains chercheurs non-spécialistes de la modélisation à vouloir utiliser cet outil dans le cadre de leur recherche expérimentale. En effet, certains calculs (détermination de structures, prédictions de spectres RMN) réclament plus une pratique qu’une véritable compétence en Chimie Théorique à condition de bénéficier d’un encadrement initial adapté. La proximité de la plate-forme de calcul (ne nécessitant pas l’accès à des centres nationaux) et la disponibilité de Chimistes théoriciens à Reims a favorisé l’apparition de ces nouveaux utilisateurs. C’est un point positif important de notre premier bilan que nous souhaitons encourager.

Projets du thème Mathématiques et informatique

Les équipes de recherche en mathématiques appliquées et en informatique développent de nouvelles approches pour exploiter au mieux les architectures parallèles actuelles.
Ces études se situent en amont des travaux menés par les équipes en sciences de l’ingénieur et en modélisation moléculaire.