CASPUR 2011
122S
IMULAZIONI ATOMISTICHE: STUDIO DI EVENTI RARI
E CALCOLO DELL’ENERGIA LIBERA
Le simulazioni di Dinamica Molecolare e Monte Carlo, classiche e quantistiche, hanno permesso di studiare fenomeni interessanti in molti campi (chimica, fisica, biologia, scienza dei materiali, etc.). Uno dei limiti dell’applicazione di queste tecniche allo studio di fenomeni nuovi e più complessi è rappresentato dal fatto che, anche con gli attuali supercomputer, è possibile raggiungere al massimo la scala dei tempi dei micro-secondi (solo per le simulazioni classiche), mentre molti processi interessanti accadono su scale di tempi dei secondi, minuti, ore, giorni o più. Per affrontare questi problemi ovviamente non basta affidarsi alla sola evoluzione dell’hardware: nella scala dei tempi è necessario coprire diversi ordini di grandezza compresi tra quelli accessibili alle simulazioni di “forza bruta” e i tempi fisici dei fenomeni interessanti. In tale contesto il Gruppo di Scienza dei Materiali del CASPUR sta partecipando allo sviluppo e all’implementazione di nuovi metodi per studiare queste classi di fenomeni.
Offerta
I metodi che sono stati sviluppati in collaborazione con esperti internazionalmente riconosciuti sono oggi implementati nella suite di codici CMSApi/CMPTool, sviluppati e mantenuti dal Gruppo di Scienza dei Materiali. Questi codici sono distribuiti con licenza open source sul sito del gruppo https://cmsportal.caspur.it. Inoltre, il gruppo partecipa all’implementazione di tali metodi in codici di comunità, come CP2K.
Il personale del gruppo svolge attività di supporto alla ricerca sia attraverso il coinvolgimento diretto in progetti scientifici sia implementando nei propri codici, o in codici di comunità utilizzati dagli utenti, le tecniche di accelerazione della dinamica per la simulazione di eventi rari e per il calcolo dell’energia libera.
HPC
Fig. 1Rappresentazione della funzione d’onda associata ad una vacanza nel modello Geisler-Ciccotti-Meloni. Pannello (A) caso in cui la vacanza diffonde tra due siti contigui. Pannello (B) caso di diffusione abortita.
Collaborazioni
so-ANNU
AL REPOR
T
123
Bibliografia essenziale
Vanden Eijnden, E., J. Comp. Chem. 30, 1737-1747.
Meloni, S., Ciccotti, G., Temperature Driven MonteCarlo: a method for accelerating the dynamics of non-analytical collective variables, accettato per la pubblicazione su Chem. Phys.
Geslin, P.A., Ciccotti, G., Meloni, S., Vacancy dynamics by rare events simulation techniques, in preparazione.
School of Physics,
University College of Dublin e Gruppo di Scienze dei Materiali Simone Meloni s.meloni@caspur.it Gruppo di Scienze dei Materiali Mariella Ippolito m.ippolito@caspur.it
Risultati
La partecipazione allo sviluppo e l’implementazione, nei codici del gruppo e in codici di comunità (e.g. CP2K), di metodi per lo studio di eventi rari ha permesso al personale del gruppo e a diversi utenti del CASPUR di studiare fenomeni inaccessibili alle tecniche di simu-lazione standard. Ad esempio, è stato possibile caratterizzare i difetti strutturali in nanoparti-celle e disegnare il diagramma di fase dimensione/temperatura delle stesse (S. Orlandini, Università La Sapienza Roma, S. Meloni, Università College Dublin, e L. Colombo, Università di Cagliari) e studiare processi fondamentali che avvengono in materiali per l’Hydrogen Storage in stato solido (F. Sterpone, CNRS-Paris, e S. Meloni, Università College Dublin).
luzione (Alin M. Elena e S. Meloni, Università College Dublin, G. Ciccotti, Università La Sapienza Roma). Per quanto riguarda quest’ultima ricerca, un progetto preparato dal Dottor S. Meloni è stato finanziato dalle Marie Curie actions per ~180.000¤. Inoltre, due progetti sul tema dei clatrati idrati sono sono stati sottoposti dal Dottor Meloni e dalla Dottoressa Mariella Ippolito allo European Research Council e alla call italiana FIRB.
