Gabriel Antonius

Page personnelle

Gabriel Antonius est physicien spécialisé en simulations numériques des matériaux. Il a obtenu son doctorat en physique à l’Université de Montréal en 2015, puis a travaillé comme chercheur postdoctoral de 2015 à 2018 à University of California Berkeley, et au Lawrence-Berkeley National Laboratory. Il est professeur à l’Université du Québec à Trois-Rivières depuis 2018.

Calculs haute précision de structures électroniques

Le calcul ab initio (à partir de principes premiers) consiste en la simulation des atomes et des électrons qui composent un matériau, et la résolution des équations de la mécanique quantique pour en prédire toutes les propriétés physiques. Ces calculs se basent sur la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT), qui permet de calculer l’énergie d’un système dans son état fondamental ainsi que la fonction d’onde des électrons. Nous utilisons la DFT pour prédire des paramètres structurels d’une molécule ou d’un matériau, ainsi que l’énergie associée à une réaction chimique ou à la formation d’un matériau.

D’autres techniques plus avancées permettent de mieux décrire les niveaux énergétiques des électrons ou la réponse d’un matériau à une perturbation externe. Par exemple, la méthode GW permet de prédire l’énergie nécessaire pour ajouter ou retirer un électron d’un système, et la méthode BSE permet de calculer les propriétés optiques des matériaux.

Matériaux énergétiques pour un futur durable

Mon équipe de recherche développe des matériaux innovants pour soutenir les technologies à l’hydrogène. Ceci inclut les catalyseurs moléculaires ou solides pour la production et la conversion énergétique de l’hydrogène, les hydrures métalliques pour le stockage de l’hydrogène, les matériaux d’électrode pour les batteries et les supercondensateurs, et les électrolytes solides pour les batteries.

Couplage électron-phonon

Les phonons décrivent les modes de vibrations des atomes dans un solide. Lorsque les électrons se déplacent dans un solide, ils subissent des collisions avec les phonons et ce processus est au coeur de multiples phénomènes, tel que la résistivité électrique, la supraconductivité, et le changement des propriétés optiques en fonction de la température. Nous étudions ces phénomènes par calcul ab initio à l’aide de la théorie de la fonctionnelle de densité perturbative (DFPT).

Google Scholar

Gabriel Antonius is a physicist, specialized in numerical simulations of materials. He obtained his PhD in physics from Université de Montréal in 2015, then worked as a postdoctoral fellow from 2015 to 2018 at University of California Berkeley, and Lawrence-Berkeley National Laboratory. He is a professor at Université du Québec à Trois-Rivières since 2018.

High-precision electronic structure

First-principles calculations, or ab initio calculations, consist in simulating the atoms and electrons of materials, and solving the equations of quantum mechanics to predict their physical properties without any adjustable parameters. These calculations are based on density functional theory (DFT), which allows to predict the energy of a system in its fundamental ground states, and yield the wavefunction of the electrons. We use it to predict the structural parameters of a molecule or a material, and the energy cost of a chemical reaction or the formation of a material.

More advanced techniques can be used to better describe the electron’s energy levels or the response of the material to an external perturbation. As such, the GW method allows to predict the energy require to add or remove an electron to the system, and the BSE method yields the optical response of a material.

Energy materials for a sustainable future

My research group develops novel materials to support hydrogen technologies. These include molecular and solid-state catalysts for the production of and conversion of hydrogen, metal hydrides for the storage of hydrogen, electrode materials batteries and supercapacitors, and solid state electrolytes for batteries.

Electron-Phonon coupling phenomena

Phonons describe the vibration modes of the atoms in a solid. As electrons move through a solid, they experience collisions with the phonons, and this process is at the heart of numerous phenomena such as electrical resistivity, superconductivity, and thermal quenching of the optical properties. We study these phenomena from first principles using perturbative density functional theory (DFPT).

No open position at the moment.