Méthodes de la chimie quantique

Le développement sans cesse croissant de la technologie des ordinateurs a permis l’essor des méthodes de simulation numérique et de modélisation dans tous les domaines, allant de l’économie à la météorologie, la biochimie et la physique nucléaire. Dans ce contexte, et pour ce qui concerne les propriétés physico-chimiques de la matière, les méthodes de la chimie quantique permettent, par le calcul, de déterminer un très grand nombre de grandeurs caractéristiques des systèmes atomiques ou moléculaires et de simuler une grande variété de processus réactionnels. Le champ d’application des méthodes quantiques s’est considérablement élargi depuis l’avènement, en 1931, de la méthode de Hückel [1] restreinte à la description des seuls électrons π des molécules organiques conjuguées.

Parmi les propriétés moléculaires accessibles actuellement par le calcul, on peut citer :

• les grandeurs énergétiques : l’énergie totale d’un système moléculaire, son énergie d’ionisation et son affinité électronique ;

• les grandeurs géométriques : longueurs et angles de liaison, conformations ;

• les propriétés spectroscopiques : spectres UV-visible, IR et micro-onde ;

• les propriétés électriques : moments dipolaires, multipolaires, polarisabilités et hyperpolarisabilités ;

• les propriétés magnétiques : déplacements chimiques et constantes de couplage de RMN ;

• la réactivité chimique.

Dans le présent dossier, nous présentons les principales méthodes de calcul de la chimie quantique actuellement utilisées, et, en conclusion, quelques applications.