La modélisation des vibrations des molécules : enjeux et applications

La connaissance des vibrations d’une molécule permet de l’identifier de façon univoque et d’observer indirectement les modifications de son comportement selon le milieu dans lequel elle se trouve. Le spectre vibrationnel d’une molécule peut donc être vu comme sa carte d’identité~; il permet d’identifier la présence d’une espèce chimique grâce à la lumière infrarouge (IR) qu’elle émet ou qu’elle absorbe.

Cet article présente brièvement les modèles théoriques permettant de reproduire la vibration des molécules à partir du concept de l’oscillateur harmonique. En se basant sur des exemples issus de la recherche fondamentale, il est montré que l’accroissement des puissances de calcul rend possible l’utilisation de modèles de plus en plus élaborés, mais aussi la prise en compte d’un nombre d’atomes toujours plus grand dans les simulations, et permet ainsi l’étude de systèmes moléculaires de plus en plus complexes. L’importance de modéliser les vibrations moléculaires est mise en évidence via des illustrations liées à l’astrophysique. Par exemple, la modélisation du spectre IR du méthane permet de connaître une partie de la physico-chimie de l’atmosphère de Titan.