Modéliser et simuler la complexité de la chimie Le défi de la chimie théorique

La chimie théorique, avec sa partie conceptuelle et sa partie numérique s’appuyant sur des moyens de calcul en constant développement, est devenue un outil incontournable pour le développement de la chimie au XXI^e~siècle. Les concepts de base de la mécanique quantique, formulés au début du XX^e~siècle, ont servi de socle aux chimistes pour construire une chimie théorique, que l’on peut résumer en modélisation et simulation des objets moléculaires, macromoléculaires, des agrégats et des matériaux.

L’activité de la chimie théorique, c’est l’ensemble des développements méthodologiques qui permettent de tirer de l’information concrète et des données mesurables d’une équation purement mathématique dans laquelle n’entrent que les masses et charges des électrons et des noyaux des atomes considérés.

Partant de systèmes très simples –~H₂ est la molécule test en chimie théorique~–, les chimistes ont réussi la prouesse d’oser et de pouvoir s’attaquer maintenant aux molécules et aux environnements de la vie. Il y a encore du chemin à parcourir avant de modéliser mathématiquement la vie, mais les progrès sont incessants et considérables. Cette démarche assidue est fructueuse parce qu’à chaque étape de son évolution, la chimie théorique s’est confrontée aux expériences et a avancé en dialogue avec les expérimentateurs.

Dans chacun des articles de ce numéro thématique, la collaboration théorie/expérience a été soulignée, montrant la complémentarité des deux approches pour mieux comprendre la chimie. Mieux encore, la chimie théorique peut apparaître aujourd’hui comme une discipline prédictive permettant de guider l’expérimentation, voire dans certain cas de la remplacer. …