Optimización de paquete computacional para el cálculo de estructura núcleo-electrónica: apmo / Opimization of ssoftware package for studies of quantum nuclear effect: apmo / Otimiação do proograma computacional ara o cálculo da estrutura elettrônica e não eletrônica: apmo

RESUMEN

En este trabajo se presenta una versión rediseñada y optimizada del programa APMO (Any Particle Molecular Orbital). APMO es una implementación computacional del método del orbital molecular nuclear y electrónico (OMNE) en niveles de teoría Hartree-Fock (HF) y de perturbaciones de muchos cuerpos de segundo orden (MP2). En el método OMNE, tanto los núcleos atómicos como electrones se representan como funciones de onda. Este método permite un estudio directo de fenómenos en los que se presentan efectos cuánticos nucleares efectos isotópicos, deslocalización nuclear, transferencia de protones, entre otros. La optimización realizada logró una marcada disminución en los tiempos de un cálculo global y permitió el uso de funciones de base electrónicas y nucleares con altos momentos angulares. Como ejemplo de las nuevas posibilidades del programa se presenta un estudio del efecto isotópico en complejos monohidratados y dihidratados de cobre (I) y cinc (II). En estos sistemas se encontró que la sustitución de protio por deuterio debilita el enlace oxígeno-metal.

ABSTRACT

This paper describes the optimization of the overall calculation scheme and the implementations of an efficient system for calculate molecular integrals in the APMO software package (Any Particle Molecular Orbital). APMO is an implementation of the nuclear and electronic molecular orbital (NEMO) method at Hatree-Fock (HF) and MP2 levels of theory. In this method, both nuclei and electrons are represented as wave functions, which allow the study of phenomena where nuclear quantum effects are important, such as isotope effects, hydrogen bonding, proton transfer, and others. This optimization reached a marked decrease in global and molecular integrals calculation times and enabled the use ofbasis functions with angular momenta higher than d and allowed the calculation of systems with more than eight atoms. This paper also presents the application of the NEMO method to the study of the isotope effect on mono and dihydrated complexes of copper (I) and zinc (II). For these systems, we found that the substitution of a proton with a deuteron nucleus weakens the metal-oxygen bond.

RESUMO

Este artigo descreve a otimização do sistema no cálculo global e a implementação de um sistema eficiente para calcular integrais moleculares no programa computacional APMO (Any Particle Molecular Orbital). APMO é uma implementação do método dos orbitais moleculares nucleares e eletrónicos (OMNE) no nível da teoria Hartree-Fock (HF) e o MP2. Neste método, tanto núcleos como elétrons apresentam-se como funções de onda permitirem o estudo dos fenômenos nucleares onde os efeitos quânticos são importantes, tais como efeitos de isótopos, pontes de hidrogênio, transferência de prótons, e outros. Com a otimização realizada, diminuiu o tempo do cálculo global e de integrais molecular; além disso, permitiu a utilização de funções de base com o momento angular superior a d eo cálculo de sistemas com mais de oito átomos. Este trabalho apresenta também a aplicação do método e NEMO para o estudo do efeito isotópico em mono-complexos e di-complexos de cobre (I) e zinco (II). Para estes sistemas, descobrimos que a substituição de um próton com um núcleo deuteron enfraquece o vínculo de oxigênio-metal.