Atome ou molécule au voisinage d'une surface solide plane ou courbe : Traitement local et non local

Abstract

Bien que les interactions de nature électromagnétiques existant entre un système microscopique (atome ou molécule) et un système macroscopique (solide imité par une surface) aient fait l’objet de nombreux travaux, beaucoup reste à faire dans ce domaine. Le présent travail sur les interactions de Van Der Waals, en particulier sur leur partie dispersive qu’il est nécessaire de traiter quantiquement. Le micro-système est supposé situé à moyenne distance du système macroscopique afin qu’il n’y ait pas de recouvrement des nuages électroniques. L’avantage du formalisme utilisé ici est sa simplicité de mise en œuvre pour l’obtention d’un certain nombre de grandeurs physiques souvent mesurées en physique des surfaces, telles que l’énergie de Van Der Waals, la polarisabilité de l’adsorbat ou du système adsorbé. La polarisation induite, etc… nous nous sommes intéressées en premier lieu à l’étude du champ de réponse à l’intérieur d’une sphère creuse plongeant dans un solide et dû à la présence d’un dipôle ou d’un quadrupole fluctuants. La détermination des propagateurs du champ électrique à l’intérieur de la sphère nous a permis d’obtenir l’énergie de Van Der Waals qui apparaît quand un atome est situé à l’intérieur d’une nano-sphère creuse. Les résultats numériques montrent les effets de courbure (rayon de la sphère) sur la valeur de l’énergie de Van Der Waals. Le rôle joué par la distance d’approche d de l’atome à la surface adsorbante a été lui aussi considéré : on montre que, pour une surface plane métallique, l’énergie de dispersion varie en C(d)/d et non pas en 1/d. Cette propriété n’apparaît que si la réponse du métal prend en compte de la mobilité des électrons du métal (description non locale). Les surfaces diélectriques sont supposées être celles de matériaux continus, homogènes et isotropes dont la constante diélectrique est donnée par la formule de Clausius-Mossotti. Une description plus réaliste prenant en compte le caractère discret des atomes du milieu est l’un des problèmes que nous envisageons d’étudier dans l’avenir. D’autres problèmes peuvent être traités assez facilement à l’aide du formalisme développé ici, en particulier celui du potentiel de réponse de bulles diélectriques et métalliques, induit par la présence d’un atome à l’extérieur ou à l’intérieur de la bulle. L’extension du formalisme au cas d’un atome excité, bien que moins directe, reste possible.