H/F Doctorant Chimie Theorique et Aprentisage Automatique

Sujet de thèse :
Conception théorique et étude mécanistique de catalyseurs NH₃ à basse température par apprentissage automatique et DFT
Contexte :
Les objectifs de cette thèse s’inscrivent dans un projet de recherche collaboratif plus large, consacré à la découverte et à la compréhension de nouveaux catalyseurs pour une synthèse d’ammoniac (NH₃) plus durable. L’ammoniac, grâce à sa forte densité énergétique, constitue une alternative prometteuse pour le stockage de l’hydrogène, encore limité pour les systèmes d’énergies renouvelables. Cependant, sa production actuelle via le procédé Haber-Bosch est fortement énergivore et émettrice de CO₂. Le développement de procédés plus décentralisés et fonctionnant à basse température nécessite donc de nouveaux catalyseurs performants. Dans ce cadre, le projet vise à identifier de nouveaux matériaux pour la synthèse et la décomposition du NH₃ en combinant modélisation et approche rationnelle.
Objectifs de la thèse : Cette thèse a pour objectif principal d’identifier de nouveaux catalyseurs stables et actifs pour la synthèse et la décomposition de l’ammoniac à basse température, ainsi que de comprendre les relations entre structure et réactivité afin de guider leur optimisation. Elle vise également à analyser les mécanismes réactionnels élémentaires et les tendances de performance des matériaux catalytiques, en reliant leurs propriétés microscopiques à leur activité globale.
Programme de travail : Le travail consistera d’abord à explorer de nouveaux matériaux catalytiques et à identifier des compositions stables et potentiellement actives parmi différentes familles de composés, incluant des systèmes à base de métaux de transition, ainsi que l’effet de supports catalytiques. Dans un second temps, une étude mécanistique détaillée sera menée afin de comprendre les étapes clés de la synthèse et de la décomposition de l’ammoniac, notamment les voies réactionnelles, les intermédiaires et les états de transition. L’objectif final est de relier ces mécanismes aux performances catalytiques et de dégager des tendances générales permettant d’orienter la conception de nouveaux matériaux.
Compétences requises: Le candidat ou la candidate devra avoir de solides connaissances en physique théorique, chimie théorique et mathématique. Une expérience dans les développements méthodologiques et dans l'implémentation de méthodes dans des codes de chimie théorique sera requise.
Presentation de departement / institut: Le doctorant ou la doctorante bénéficiera des compétences en chimie théorique et programmation ds chercheurs du département D5 a l' Institut Charles Gerhardt de Montpellier (ICGM) ainsi que de l'environnement nécessaire pour démarre les calculs (clusters locaux, centres de calcul nationaux -GENCI). La collaboration avec les partenaires dans le projet et notament dans le demain de la synthese et caracterisation des catalyseurs, ainsi que des calcules DFT des signaux sptectraux.