Teraflop 73 - Novembre - cesca

La possibilitat d’estudiar i predir
el comportament de materials
complexos a escala atòmica a
partir de càlculs de primers principis
s’ha anat fent realitat durant els últims
anys. Mentre que fa poc més d’una dècada
només els materials més senzills des
del punt de vista estructural i químic eren
abordables per aquest tipus de càlculs,
actualment els mètodes i codis de simulació
i la capacitat i velocitat dels ordinadors
fan possible l’estudi de sistemes cada
vegada més complexos, obrint aquest
tipus de simulacions a camps com la nanociència
i la biologia. L’objectiu del nostre
projecte és l’estudi de materials d’interès
tecnològic, així com d’alguns sistemes
d’interès biològic, com l’ADN.
Des del 1996, el nostre grup, juntament
amb un equip d’investigadors d’altres
universitats (vegeu www.uam.es/ siesta),
ha desenvolupat el codi SIESTA, un
programa dissenyat per realitzar càlculs
de la teoria del funcional de la densitat
Cap
Pablo J. Ordejón
Integrants
E. Anglada, G. Canto, E. Hernández,
E. Machado, M. Machón, J. L. Mozos, S.
Reich, R. Rurali, G. Tobias i R. Weht
Període
1996-2003
Nombre de publicacions
58
Hores usades (0,45%)
CPQ: 10.825 h
N/V: 10 h
IBM: 1.814 h
PUBLICACIONS
• “The Siesta Method for Ab-initio Order-N
Materials Simulation”. J. Phys.: Condensed
Matter 14, 2745 (2002).
• “Density-functional Method for Nonequilibrium
Electron Transport”. Phys. Rev. B 65,
165401 (2002).
Química teòrica
Estudi de primers principis sobre materials
complexos d’interès tecnològic
“Les tècniques actuals de simulació ens permeten explicar i predir les propietats
dels materials, fins i tots els més complexos, a escala atòmica”
(DFT) de forma molt eficient. El codi permet
obtenir l’estructura electrònica de
sistemes complexos i realitzar simulacions
de dinàmica molecular, cosa que
permet estudiar el comportament dinàmic
dels materials a escala atòmica. Amb
això es pot extraure informació com les
estructures més estables de cada material,
la dinàmica atòmica en funció de
paràmetres externs com ara pressió i
temperatura, o les propietats vibracionals
(que poden ser comparades amb els espectres
experimentals).
En un recent desenvolupament, en
col·laboració amb el grup del Prof. Kurt
Stokbro de la Universitat Tècnica de Dinamarca,
hem estès el rang de fenòmens
que poden ser estudiats amb SIESTA per
incloure aquells que involucren transport
electrònic (vegeu www.transiesta.com).
Això permet simular les propietats de
conducció de corrent elèctric a través de
• “Electrons in Dry DNA from Density Functional
Calculations”. Molecular Physics 101,
1587, (2003).
• “First-principles Study of n-type Dopants
and their Clustering in SiC”. Applied Phys.
Lett., 82, 4298 (2003).
Simulació d’un nanofil d’or, amb una secció d’un
àtom i una longitud de tres. A la simulació, realitzada
usant el codi TranSIESTA, s’aplica un potencial
elèctric entre els electrodes als quals està
connectat el nanofil i es calcula el corrent elèctric
a través d’aquest. El mapa de colors mostra la
caiguda de potencial a través del contacte. Les
superfícies blanca i blava mostren el canvi en la
densitat de càrrega dels enllaços a causa del
pas del corrent elèctric, i indica quins enllaços es
reforcen o es debiliten en passar el corrent.
dispositius de grandària nanomètrica
com són nanofils, molècules orgàniques,
nanotubs, etc. Així, es disposa d’una potent
eina per abordar problemes en el
camp de la nanoelectrònica o electrònica
molecular, d’enorme actualitat per les seves
possibles aplicacions tecnològiques,
ja que representa una possibilitat de continuar
amb la tendència de miniaturització
dels components electrònics en un
futur més o menys proper. ■
• “Electronic Band Structure of Isolated and
Bundled Carbon Nanotubes”. Phys. Rev. B
65, 155411 (2002).
TERAFLOP
Novembre 2003