Des chercheurs du centre Nanophase Materials Sciences d’Oak Ridge et de l’université de Caroline du Sud viennent de développer une nouvelle méthode d’amélioration de la simulation de la dynamique des matériaux énergétiques, dont la propriété première est de libérer violemment de l’énergie par transformation chimique.

La maîtrise et le contrôle de ces matériaux font l’objet d’études fondamentales à tous les niveaux concernant leur structure et leur comportement. Ils représentent encore aujourd’hui un défi scientifique sur chacune des dimensions de l’espace physique. C’est particulièrement le cas à l’échelle nanométrique où l’introduction d’une substance dans une autre doit théoriquement conduire à l’augmentation de l’énergie.

L’apport scientifique de cette nouvelle méthode tient à la prise en compte des effets quantiques dans l’analyse dynamique des systèmes atomiques. De par la difficulté calculatoire à les simuler, ces effets étaient jusque-là négligés dans l’espoir que leur impact soit insignifiant. Résultat des courses, ce n’est pas le cas du tout ! C’est ce qu’on incidemment démontré les chercheurs. “Plus les noyaux atomiques sont lourds et plus cette hypothèse est valide“, précise Jacek Jakowski du NICS. “Mais dans le cas de l’hydrogène et du deutérium, qui sont des noyaux très légers, nous avons pu démontrer que négliger la nature quantique des noyaux atomiques menait à des résultats qualitativement différents. L’hydrogène et le deutérium sont si légers que les effets quantiques s’avèrent particulièrement prononcés.”

Les chercheurs ont utilisé la machine pétaflopique Kraken hébergée à l’ORNL pour simuler l’absorption de l’hydrogène par du carbone (via un bombardement de 1000 atomes H). Ils ont pu constater que, sur le graphène, des propriétés nucléaires sont responsables d’une plus grande sélectivité d’absorption de deutérium par rapport à l’hydrogène.