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La modélisation se met à l'écoute des industriels

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Un consortium d'utilisateurs établit le cahier des charges des logiciels de simulation développés par Scienomics.

Prévoir les propriétés d'un matériau à partir des caractéristiques des atomes qui le composent est un vieux rêve de chimiste... qui n'est pas encore devenu une réalité. En effet, malgré les progrès réalisés depuis une vingtaine d'années, les outils informatiques de modélisation ne sont pas à même d'établir le lien entre les différentes échelles physiques, de l'atome aux groupements d'atomes, jusqu'au matériau massif dont on voudrait prédire les propriétés.

C'est notamment pour progresser dans cette direction qu'est né le consortium IMT (Innovative Modeling Technology), qui réunit des industriels autour de la « start-up » Scienomics. Son objectif est de mettre au point un ensemble d'outils de modélisation des matériaux, basés sur le logiciel MAPS (Materials and process simulation) de Scienomics, une plate-forme conçue pour accueillir différents types de logiciels spécialisés. Scienomics est basé à Paris, mais son équipe de développement (4 personnes aujourd'hui, avec un objectif de 15 personnes fin 2007), se répartit entre l'Allemagne, la Suisse et la Grèce.

Rhodia, BASF, le britannique ICI, l'italien ENI, et l'IFP (Institut Français du Pétrole), ont rejoint ce consortium, dont le rôle consiste à fixer le cahier des charges des développements qui seront menés par Scienomics et ses partenaires universitaires. Une manière de lier les besoins des industriels et les méthodes et logiciels les plus pointus issus des laboratoires. L'entreprise affirme s'appuyer sur un réseau de 90 scientifiques du monde entier. « Les industriels financent le développement et accèdent aux versions successives du logiciel. Mais nous gardons la propriété intellectuelle », indique Xenophon Krokidis, directeur de Scienomics. La première phase de développement, d'un budget de 0,9 million d'euros, a démarré fin 2005 pour trois ans. Elle prévoit la livraison de deux versions du logiciel par an.

La modélisation des matériaux n'en est certes pas à ses débuts. Ainsi, nombre d'outils figurent au catalogue d'Accelrys, société américaine dont la filiale européenne est basée à Cambridge (Royaume-Uni). Accelrys au fil des années, a fusionné une bonne part de ceux qui s'étaient lancés sur le créneau de la modélisation moléculaire (MSI, Oxford Molecular, Synopsys, etc.). Cependant, les industriels ne sont pas fâchés de voir émerger une offre commerciale concurrente sous l'égide de Scienomics... d'ailleurs créé par des anciens d'Accelrys.

Mieux comprendre les nanocomposites

Le principe du logiciel MAPS est d'être une plate-forme ouverte, dans laquelle pourront être facilement intégrés les logiciels les plus en pointe, qu'ils soient développés en interne ou dans les laboratoires académiques. Cette ouverture est perçue comme un atout chez Rhodia : « L'idée est d'intégrer les meilleurs codes du moment, avec la possibilité de les faire évoluer dès qu'une meilleure version sort (parallélisation, algorithmes...) », explique Magali Charlot, ingénieur de recherche à l'Advanced Materials Laboratory de Rhodia, à Saint-Fons dans le Rhône, qui travaille sur la modélisation des polymères.

Sur le plan scientifique, le grand sujet est bien le lien entre les différentes échelles de la modélisation. L'IFP attend en particulier des outils susceptibles de coupler les simulations de quelques dizaines d'atomes, basées sur des méthodes quantiques, avec des simulations à plus large échelle, traitées par la mécanique moléculaire. L'objectif est de mieux modéliser les phénomènes de catalyse hétérogène (à la surface d'une particule solide), mais aussi la catalyse homogène (molécule dans un solvant). « Ces méthodes hybrides, connues sous le nom de QM/MM, ne sont pas aujourd'hui disponibles sous la forme d'un logiciel "industriel", utilisable par un ingénieur », souligne Hervé Toulhoat, adjoint au directeur scientifique de l'IFP (Rueil-Malmaison, Hauts-de-Seine), qui s'intéresse à la modélisation de la catalyse.

Pour Rhodia, les développements attendus concernent les échelles moyennes (« mésoscopiques », jusqu'au micron), pour simuler les mélanges de polymères, l'interaction avec des additifs... Plus généralement, la recherche sur les nanocomposites manque d'outils pour comprendre leurs propriétés. Sans oublier l'objectif à plus long terme : la création d'outils de simulation qui sauront remonter jusqu'aux propriétés macroscopiques du matériau.

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