Introduction
Dynamique moléculaire appliquée aux matériaux

Au cours des 70 dernières années qui ont vu un développement extraordinaire des outils de calcul, la puissance des ordinateurs a été multipliée par 10¹⁵. Depuis la naissance de ce que l'on peut appeler le premier ordinateur : le Zuse 1 en 1938, le nombre d'opérations décimales par seconde (Flops) a été multiplié par 1 000 tous les 15 ans ! (figure 1). Actuellement, cette progression est encore tellement rapide qu'un simple PC du commerce est équivalent, en termes de puissance de calcul, aux supercalculateurs d'il y a une quinzaine d'années ! Réaliser des simulations à l'échelle atomique, qui nécessitent la réalisation d'un grand nombre d'opérations par seconde, est donc maintenant à la portée des ingénieurs et des chercheurs.

L'utilisation de la dynamique moléculaire (DM) et des méthodes de Monte-Carlo (MC) date des années 1950, et l'intérêt pour ces techniques ne cesse de croître dans la communauté des matériaux. Outre l'augmentation de la puissance des moyens de calcul discutée plus haut, les raisons d'un tel engouement sont, d'une part, les avancées récentes en théorie de la matière condensée (par exemple, supraconducteurs, magnétorésistance géante), et, d'autre part, les progrès spectaculaires dans les techniques de caractérisation à l'échelle atomique (par exemple, microscopie haute résolution, sonde atomique tomographique…), qui vont contribuer à revisiter dans les prochaines années, un grand nombre de concepts laissés en suspens dans le domaine de la métallurgie (transformation de phase, plasticité…), mais aussi, plus largement, en science des matériaux.

Enfin, malgré ces progrès récents, l'échelle atomique reste encore difficilement accessible expérimentalement dans de nombreux domaines (par exemple, dommage d'irradiation dans les constituants des centrales nucléaires, plasticité dans les matériaux polymères…). Les simulations à l'échelle atomique et, notamment, la dynamique moléculaire...