Modélisation statique et dynamique de cations lanthanides et actinides en solution Aude Marjolin To cite this version: Aude Marjolin. Modélisation statique et dynamique de cations lanthanides et actinides en solution. Chimie théorique et/ou physique. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. Français. ￿NNT: 2012PAO66425￿. ￿tel-00833263￿ HAL Id: tel-00833263 https://theses.hal.science/tel-00833263 Submitted on 12 Jun 2013 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. THESE DE DOCTORAT DE L’UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE Ecole Doctorale de Chimie Physique et Chimie Analytique de Paris-Centre Laboratoire de Chimie Théorique (UMR 7616) présentée par Aude MARJOLIN en vue de l’obtention du grade de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE PIERRE ET MARIE CURIE MODELISATION STATIQUE ET DYNAMIQUE DE CATIONS LANTHANIDES ET ACTINIDES EN SOLUTION Soutenue le 19 septembre 2012, devant le jury composé de : Pr. Paul Popelier, The University of Manchester……………..…………RAPPORTEUR Dr. Manuel Ruiz-Lopez, CNRS Nancy – Université……………….…...RAPPORTEUR Dr. Christophe den Auwer, Université de Nice Sophia Antipolis…….EXAMINATEUR Dr. Lilian Chong, University of Pittsburgh………………………...….EXAMINATEUR Pr. Rodolphe Vuilleumier, ENS-Pasteur…………………..…………..EXAMINATEUR Dr Jean-Pierre Dognon, DSM/IRAMIS/SIS2M/LCCEf…………......correspondant CEA Pr. Jean-Philip Piquemal, Université Pierre et Marie Curie…………...Directeur de thèse Université Pierre & Marie Curie - Paris 6 Tél. Secrétariat : 01 42 34 68 35 Bureau d’accueil, inscription des doctorants et Fax : 01 42 34 68 40 base de données, Esc G, 2ème étage Tél. pour les étudiants de A à EL : 01 42 34 69 54 15 rue de l’école de médecine Tél. pour les étudiants de EM à MON : 01 42 34 68 41 75270-PARIS CEDEX 06 Tél. pour les étudiants de MOO à Z : 01 42 34 68 51 Remerciements Un projet de thèse, en collaboration entre deux laboratoires, deux centres, deux directeurs, pouvait s’annoncer doublement compliqué ! Cependant, il s’est avéré être doublement gratifiant… Je vais tout d’abord remercier Olivier Parisel, directeur du Laboratoire de Chimie Théorique, et Michel Ephritikine, directeur du Laboratoire de Chimie de Coordination des Eléments-f, de m’avoir accueillie au sein de leur laboratoire ; d’autant que même après être partie plusieurs fois, je revenais toujours ! Merci ensuite à Jean-Philip Piquemal et Jean-Pierre Dognon, mes directeurs de thèse, et ce, pour tellement de choses : les discussions scientifiques, celles pas scientifiques du tout, leur enthousiasme, leur confiance en moi projet après projet, et surtout leur gentillesse. Un énorme merci à Christophe Gourlaouen pour tout le temps qu’il m’a consacrée. Il a toujours été présent au moindre « bug » (dans un calcul ou sur une imprimante) avec une patience infinie et un immense sourire ! Merci aussi à deux très proches collaborateurs : Nohad Gresh et Carine Clavaguéra pour leur implication au cours de cette thèse, qui allait bien au-delà d’une simple coopération scientifique. Merci au Professeur Pengyu Ren et son équipe à l’Université du Texas à Austin, pour leur formidable accueil pendant un mois ; et bien sûr merci à Jean-Philip et Jean-Pierre de m’avoir donnée cette opportunité. Un « non-merci » bien particulier à Marie-France Couret, qui ne veut pas que je la remercie pour tout ce qu’elle a fait pour moi ! Merci enfin à tous les membres du LCT et du LCCEf, ceux que j’ai rencontrés il y a déjà plus de cinq ans : Benoît pour les discussions, même celles dont je ne me souviens pas, ainsi que pour un accueil chaleureux un certain après midi ; Yves et Françoise pour les chocolats qui inspirent ; Jean-Claude pour les innombrables histoires drôles et autres jeux de mots ; Rodolphe pour les marches « labo-bus » de l’après midi, et tous les autres pour plusieurs années de chouettes moments ! Merci à tous les « expérimentateurs » du LCCEf (le mauvais côté de la force) pour les chasses à l’oie, les théories sur l’importance du H et autres idées farfelues ! Enfin, merci à Aurélie (ma confidente et mon rayon de soleil), à Lolo (et son cubi d’avoir été là pour moi), à Amélie (pour sa présence et nos duos), à Julia (qui me fait voir la vie en couleurs), Robin, Inès, Hassan, Elisa, MLB, Eléonore, Abdou…plus que des collègues : des amis ! Merci à Malika, Céline et Gaby, pour notre soutien mutuel cette année ! Merci à Marraine, ma fée pour ses pensées. Merci à toi. Et puis surtout, je veux remercier mes parents pour leur soutien indéfectible et leur présence malgré la distance. Merci de m’avoir aidée à être qui je suis. A Axelle D. Marjolin Sommaire Introduction .................................................................................. 1 La chimie des éléments-f ................................................................ 9 Méthodes de chimie théorique ..................................................... 23 Analyse de l’énergie d’interaction .................................................. 57 Développement de champs de forces polarisables ......................... 117 Analyses topologiques de complexes d’éléments-f ......................... 217 Conclusion ................................................................................. 271 Introduction “Victorious warriors win first and then go to war, while defeated warriors go to war first and then seek to win.” Sun Tzu in The Art of War