Diseño e implementación de métodos clásicos y cuánticos de naturaleza atomística para la simulación de materiales

Abstract

En la presente Tesis se realiza una investigación metodológica, algorítmica y computacional enmarcada dentro de las principales líneas de investigación desarroolladas por el grupo de Química Cuántica de la Universidad de Oviedo en los últimos años: (a) simulación de agregados y nanoestrucutras; (b) Teoría Cuántica de Átomos en Moléculas (QTAIM); y (c) desarrollo de métodos cuánticos locales para la simulación ab initio de materiales iónicos. La Tesis se divide en tres capítulos donde se estudian diversos métodos de naturaleza atomística: - El modelo periódico de clúster, introducido en el contexto de la simulación de nanoagreados mediante potenciales de interacción de pareja, aunque resulta válido para otros métodos grupales más avanzados. - El procedimiento multipolar en la QTAIM, donde se utiliza la naturaleza atomística de la QTAIM para proponer nuevos campos de fuerzas con el objetivo de simular sistemas biológicos. - El Método generalizado del Ion Perturbado (gPI), que se trata de un método cuántico local de naturaleza atomística basado en la Teoría de la Separabilidad Electrónica. Este método ha sido desarrollado e implementado íntegramente en nuestro grupo. El objetivo principal de la Tesis ha sido la implementación de herramientas computacinales eficientes para la simulación de materiales en un amplio rango de tamaños. Para ello, se han realizado implementaciones adicionales en el código 'CLUSTER', original del profesor Evelio Francisco, así como se han generado dos nuevos códigos: el código 'RHOLM' y el código 'GPI'. El programa 'RHOLM' es un código auxiliar de 'PROMOLDEN', original del profesor Ángel Martín Pendás, donde se han implementado diversos algoritmos del método de desplazamientos de los múltipolos, así como del estudio de la transferibilidad de los momentos multipolares generalizados. El programa 'GPI' implementa el método gPI, una tarea pendiente de resolución en nuestro grupo durante las últimas décadas.