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Introduction Générale
La physique de la matière condensée et la science des matériaux comporte un grand nombre des domaines importants tel que les métaux et semi-conducteurs. Elles jouent un rôle de plus en plus important dans les applications technologiques, et ce rôle ne fera que progresser dans beaucoup de domaines.
Avant d’employer les matériaux (Solides) dans l’industrie. Il faut s’assurer de la qualité de leurs propriétés structurales, électroniques, mécaniques, optiques …etc.
Actuellement le moyen le plus efficace dans la recherche des sciences des matériaux est devenu par ordinateur. Ceci reflète les développements récents dans la théorie électronique pour l’explication de plusieurs résultats expérimentaux et la prédiction des propriétés physiques des matériaux qui n’ont pas encore été conçus, ou bien des nouveaux matériaux fabriqués avec des nouvelles propriétés qui ne se trouvent pas dans la nature.
A présent plusieurs méthodes sont disponibles, et qui peuvent être regroupées en deux grandes familles :
Méthode empirique : le potentiel d’interaction entre les atomes est obtenu par ajustement sur des données expérimentales ou théoriques.
Méthode abinition : appelées aussi les calculs du premier principe, car elles débutent des équations de mouvement de base (équation de Schrödinger ou de Dirac) sans utiliser aucun paramètre empirique, ces méthodes cherchent à obtenir une résolution approchée de cette équation pour l’obtention d’une fonction d’onde d’un système à N corps.
Les théoriciens ont développé des méthodes, parmi ces méthodes, la méthode dites abinitio, basées sur la théorie quantique fondamentale, utilisent seulement les constantes atomiques comme paramètres d’entrées pour la résolution de l’équation de Schrödinger. Il s’agit de décrire les matériaux par des modèles théoriques qui peuvent expliquer les observations expérimentales, et surtout d’effectuer des simulations ou des expériences virtuelles » qui peuvent prédire le comportement des matériaux là où l’expérience réelle fait défaut.
Ces méthodes sont devenues aujourd’hui un outil de base pour l’étude des propriétés structurales, électroniques, mécaniques…. des molécules et des matériaux. Elles sont aussi un outil de choix pour l’étude de certains effets difficiles ou impossibles de déterminer par voie expérimentale et pour la prédiction de nouveaux matériaux, et elles ont parfois pu remplacer des expériences très coûteuse ou même irréalisables en laboratoire et d’orienter l’industrie vers les meilleurs choix avec cout minimum, la connaissance de toutes les propriétés d’un matériau donné est étroitement liée à la détermination de son énergie totale.
Les propriétés physiques d’un solide sont étroitement liées au comportement des électrons qui le constituent, le principal but de la théorie de la matière condensée est de résoudre le problème de la structure électronique des solides.
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