La multiplication d’applications à température ambiante comme l’émission de photons uniques du centre NV (lacune-azote) chargé négativement dans le diamant a renouvelé l’intérêt pour la recherche de matériaux ayant un système quasi-atomique (QAS, quasi-atomique système) analogue à celui du centre NV, principalement caractérisé par la présence de niveaux de défauts bien localisés dans la bande interdite et occupés par des électrons conduisant à des état de spin élevés. Dans ce travail de doctorat, des méthodes théoriques seront utilisées pour concevoir de nouveaux QASs analogues au centre de NV ainsi que, dans des QAS sélectionnés, pour prédire les états de charge et explorer l’effet de la proximité de la surface sur la stabilité thermodynamique et sur la structure de l’état de spins. Les objectifs sont de concevoir de nouveaux QAS; prédire les états de charge des QAS sélectionnés dans le matériau en volume; étudier les changements dans l’état de charge apportés par la proximité de la surface; étendre le modèle de Hubbard utilisé pour calculer les états excités et tenir compte de l’interaction électron-réseau dans le calcul des états excités; Étudier l’effet de la présence d’états de niveaux profonds dans la bande interdite sur le transport des électrons et des phonons. La méthodologie développée au LSI pour concevoir de nouveaux QASs avec des états de spin élevés sera exploitée et de nouveaux systèmes analogues au centre NV seront recherchées. La théorie de la densité fonctionnelle (DFT) et un modèle de Hubbard développé au LSI seront les principaux outils de ce doctorat.