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Introduction
Le programme Théorie et calcul est responsable de développer et d'employer des méthodes théoriques et des outils de calcul servant à modéliser la structure quantique à n corps, la dynamique quantique et les propriétés physiques, chimiques et fonctionnelles résultantes de la matière en phase gazeuse et en phase condensée. Le programme travaille en étroite collaboration avec des groupes d'expérimentation à l'ISSM, à d'autres instituts du CNRC et à des installations nationales et internationales majeures comme le Centre canadien de rayonnement synchrotron à Saskatoon (Saskatchewan), le laboratoire ALLS à Varennes (Québec), le laboratoire national Oak Ridge, etc.
En ce qui a trait à la phase condensée, nos recherches visent à rationaliser les propriétés fonctionnelles de la matière à partir de principes fondamentaux, à mieux comprendre le comportement de la matière dans des conditions extrêmes comme la haute pression ou la haute ou basse température. Un des buts est le développement de nouvelles méthodologies pour le contrôle des propriétés moléculaires et leur comportement et l'étude de la nature des liaisons chimiques et de la stabilité structurale volumique, ainsi qu'aux interfaces et surfaces. Les recherches comprennent spécifiquement l'étude théorique et expérimentale des matières cristallines et amorphes denses, l'étude de la dynamique et des structures des solides à liaisons d'hydrogène, la stabilité des nouveaux matériaux de stockage d’hydrogène, et la nanotransformation de matières diélectriques par des impulsions laser femtoseconde.
En ce qui concerne la phase gazeuse, nous développons des méthodes théoriques et computationnelles et les utilisons pour étudier la dynamique des molécules à l’état excité, et les états dynamiques des petites molécules et des molécules intéressantes sur le plan biologique. Un des projets de recherche généraux est celui de la dynamique moléculaire pour l’emploi d’impulsions laser femtoseconde pour étudier la dynamique nucléaire à résolution dans le temps, l’imagerie moléculaire et la photonique employant des impulsions laser femtoseconde d'intensité modérée à forte. Un autre domaine de recherche majeur est celui de la physique des champs laser attoseconde et de forte intensité. Ces recherches comprennent la modélisation de la production d’harmoniques d’ordre élevé, l’ionisation en champ intense et les spectres de photoélectrons, la diffraction d’électrons induite par laser, dans le but ultime de comprendre et d’analyser la structure et la dynamique électronique. Le groupe développe de nouvelles techniques ab initio qui permettent la description quantique du mouvement couplé des électrons et noyaux, ainsi que le mouvement des électrons produit par les champs laser de forte intensité.
Projets
Biologie moléculaire quantique
Conception et propriétés des matériaux à partir de principes de base
Dynamique moléculaire à l'état excité
Phénomènes chimiques à l'état excité
