Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science. Program HCM, Human Capital and Mobility della Comunità Europea (Progetti)

Type
Label
  • Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science. Program HCM, Human Capital and Mobility della Comunità Europea (Progetti) (literal)
Anno
  • 1994-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
Alternative label
  • Saunders, Dovesi, Catti, Gatti C, Weyrich, D'Arco, Malrieu, Price, Mackrodt, Pietsch, Lichanot, (1994)
    Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science. Program HCM, Human Capital and Mobility della Comunità Europea
    (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/pubblicazioni.owl#autori
  • Saunders, Dovesi, Catti, Gatti C, Weyrich, D'Arco, Malrieu, Price, Mackrodt, Pietsch, Lichanot, (literal)
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  • Dr. Saunders (Coordinatore, Daresbury UK) (60000) Prof. Dovesi (Torino, IT) (75000) Prof. Catti (Milano, IT) (22000) Dr. Gatti (Milano, CNR-CSRSRC, IT) (15000) Prof. Weyrich (Kostanz, FRG) (27000) Dr. D'Arco (Paris, FR) (24000) Prof. Malrieu (Toulouse, FR) (10000) Prof. Price (London, UK) (22000) Prof. Mackrodt (St. Andrews, UK) (10000) Prof. Pietsch (Potsdam, FRG) (20000) Prof. Lichanot (Pau, FR). (15000) (literal)
Titolo
  • Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science. Program HCM, Human Capital and Mobility della Comunità Europea (literal)
Descrizione sintetica
  • Titolo: Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science. Program HCM, Human Capital and Mobility della Comunità Europea Tipologia / Finanziamento: contract CHRX CT93 0155, program HCM, Human Capital and Mobility della Comunità Europea Importo totale finanziamento (EUR): 300.000 Importo finanziamento per Unità Operativa (EUR): 15.000 Numero contratto: CHRX CT93 0155 Atto di conferimento: Tipologia: Protocollo Atto di conferimento: Numero: 137984 Atto di conferimento: Data: 28/10/1994 Atto di conferimento: Dettagli : contract CHRX CT93 0155 (protocollo n. 137984 del 28/10/1994 tra la Comunità Europea ed il CNR-CSRSRC, Milano, dal titolo Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science\" Altri partner italiani o stranieri: Network della Comunita' Europea (Capitale Umano e Mobilita', HCM) per il: Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science, contratto CHRX CT93 0155. Fanno parte del network e sono finanziati (ECU in parentesi) i seguenti ricercatori : Dr. Saunders (Coordinatore, Daresbury UK) (60000) Prof. Dovesi (Torino, IT) (75000) Prof. Catti (Milano, IT) (22000) Dr. Gatti (Milano, CNR-CSRSRC, IT) (15000) Prof. Weyrich (Kostanz, FRG) (27000) Dr. D'Arco (Paris, FR) (24000) Prof. Malrieu (Toulouse, FR) (10000) Prof. Price (London, UK) (22000) Prof. Mackrodt (St. Andrews, UK) (10000) Prof. Pietsch (Potsdam, FRG) (20000) Prof. Lichanot (Pau, FR). (15000) Periodo di attività: Dal: 13/01/1994 Al: 12/01/1997 Finalità del progetto: Gli obbiettivi del progetto nella sua globalità riguardano lo sviluppo del metodo Hartree-Fock per sistemi di interesse nella Scienza dei Materiali per incoraggiare l'applicazione del metodo e per assicurare una \"pool\" di ricercatori ben addestrati nel campo. Il progetto ha durata triennale. Il tool computazionale principale all'interno del progetto è il codice CRYSTAL, programma per il calcolo della struttura elettronica Hatrtree-Fock di sistemi periodici a n(n=0-3) dimensioni (molecole, polimeri, slabs e cristalli). All'interno del progetto, Carlo Gatti (il candidato) aveva questa responsabilità prioritaria (come recita il contratto in oggetto): \"Dr. Gatti had the prime responsibility of implementing the Quantum Theory of Atoms in Molecules, due to R.F.W. Bader, to systems which are periodic in 0 up to three dimensions\" Motivazione del progetto specifico di Carlo Gatti: Recenti scoperte in scienza dei materiali dimostrano l'importanza della sinergia tra gli approcci e le conoscenze tipiche del fisico della materia condensata e quelle del chimico di sintesi o del chimico-fisico. La teoria quantistica degli atomi nelle molecole - basata sullo studio di un'osservabile del sistema, la densita' elettronica, rappresenta uno strumento ideale e fornisce un linguaggio comune a fisici e chimici per lo studio delle relazioni tra struttura e proprieta' dei materiali. Risulta pertanto opportuno sviluppare un codice di calcolo, interfacciato con il codice CRYSTAL che permetta l'applicazione di tale teoria a sistemi periodici in n dimensioni, cioe' a molecole in fase gassosa (n=0), polimeri (n=1), lamine (n=2) e cristalli (n=3). Mentre i fisici privilegiano una descrizione legata alla periodicità della materia condensata o ad una perturbazione di tale periodicità, il chimico pone l'attenzione sulle interazioni locali e sulle possibili evoluzioni elettronico-strutturali locali del sistema. Da questa diversita' di impostazione deriva l'uso di tecniche teoriche di indagine diverse e di una certa incomunicabilità a livello di linguaggio (ad es. descrizione a bande versus legami chimici). D'altra parte entrambi gli approcci sono di grande importanza nella scienza dei materiali, anche se la tendenza verso dispositivi sempre piu' piccoli, verso sistemi che presentano situazioni di confinamento quantico, e/o sistemi di tipo host-guest il cui comportamento puo' essere modulato chimicamente, avvalora sempre di piu' l'importanza di una comprensione locale delle proprieta' chimico-fisiche dei materiali. Il codice che si intende sviluppare permetterà di avere un'unica teoria ed un unico strumento per la caratterizzazione delle proprietà energetiche, di legame e di struttura elettronica di sistemi diversi, malgrado questi possano richiedere, per loro natura e per una trattazione adeguata, approcci modellistici specifici. E' il tipico caso di sistemi chemi-adsorbiti su superfici, di difetti ospiti in matrici periodiche, di sistemi le cui proprietà dipendono fortemente dallo stato di aggregazione e dalla dimensionalità. Ad esempio con il codice che si intende sviluppare si potrà studiare e caratterizzare : il confinamento \"quantico\" di sistemi a \"reduced dimensionality\" (quantum dots, wires , etc.) l'energia di formazione di un difetto in una matrice periodica e la regione spaziale di perturbazione dovuta al difetto transizioni di fase e relazioni tra variazioni di proprietà macroscopiche (es. conduttore isolante) e variazioni di struttura elettronica locale relazioni tra struttura elettronica e polimorfismo nei minerali trasferimenti di carica in sistemi host-guest variazioni del momento di dipolo molecolare in fase condensata Pagina 19 di 178 12/11/2013 16.33.24 BANDO DI SELEZIONE N. 364.172 D Si prevede che il codice possa essere distribuito in laboratori, nazionali ed internazionali nel campo della cristallografia , della chimica fisica dei materiali e della chimica teorica , della fisica dello stato solido , della geologia e della mineralogia, etc. Attività svolta: Titolo : Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science, contract CHRX CT93 0155, program HCM, Human Capital and Mobility Progetto: contract CHRX CT93 0155 (protocollo n. 137984 del 28/10/1994 tra la Comunità Europea ed il CNR, Centro per lo Studio delle Relazioni tra Struttura e Reattività Chimica, Milano, dal titolo Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science\", con durata dal 1/1/94 al 31/12/96 Periodo: 1/1/1994 - 31/12/1996 Ente erogante: Comunità Europea Comunità Europea \"Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science\", contract CHRX CT93 0155. Documento comprovante: (protocollo n. 137984 del 28/10/1994 tra la Comunità Europea ed il CNR, Centro per lo Studio delle Relazioni tra Struttura e Reattività Chimica, Milano, dal titolo Development and Applications of the Hartree-Fock Method to Materials Science\", con durata dal 1/1/94 al 31/12/96 Finanziamento: 15000 ECU , pari a circa L 29.100.000 Ruolo del candidato : Associated Contractor con questa responsabilità primaria: Dr. Gatti had the prime responsibility of implementing the Quantum Theory of Atoms in Molecules, due to R.F.W. Bader, to systems which are periodic in 0 up to three dimensions Risultati ottenuti: A) TOPOND code development A code, named TOPOND 96 and implementing the Quantum Theory of Atoms in Molecules to periodic systems, has been developed during the project, in cooperation with Vic Saunders and Carla Roetti. TOPOND 96 is interfaced to CRYSTAL-95 and composed of five sections. The first two implement the topological analysis of the electron density rho and of its Laplacian scalar fields, respectively. The fourth section of TOPOND deals with the evaluation of atomic surfaces- defined by the condition of zero-flux of grad(rho) at each point of the surface- and of the associated atomic properties. The last section performs the grid evaluation of a number of scalar quantities (rho, lap(rho), module of the (grad(rho)), kinetic energy densities, Virial field density, ELF) and traces out molecular graphs or generically, grad(rho) trajectories in selected crystalline planes. The files prepared by the fourth section of TOPOND may be converted in suitable graphic outputs by the code P2DCRY97, that has also been developed in the course of the project. A coincise and relatively up-to-date presentation of TOPOND algorithms and strategies is reported in the following References: C. Gatti, V.R. Saunders, C. Roetti, 'Crystal field effects on the topological properties of the electron density in molecular crystals: The case of urea', J. Chem. Phys. 101, 10686-10696 (1994) C. Gatti, \"Quantum Theory of Atoms in Molecules and Crystals: Applications to the solid state\", Network School of the HCM Network on Developments and Applications of the Hartree-Fock method in Materials Science, (september 1995, Villa Gualino, Turin, Italy) C. Gatti, F. Cargnoni, 'Recent advances of the TOPOND program', III Convegno Nazionale di Informatica Chimica, Napoli , Extended Abstracts p. 125-128, 27 febbraio-1 marzo 1997 . C. Gatti ' Solid state applications of QTAIM and the Source Function: Molecular Crystals, Surfaces, Host-Guest Systems and Molecular Complexes', chapter n. 7, pages 165-206, in The Quantum Theory of Atoms in Molecules: from Solid State to DNA and Drug Design , C. F Matta and R. Boyd (Eds.), Wiley-VCH, Weinheim, SBN-10: 3-527-30748-6 (2007) Si riportano inoltre le principali applicazioni effettuate nel periodo in oggetto (fino al 1997). I relativi lavori pubblicati sono deducibili dall'elenco pubblicazioni A) Crystal field effects on the electron density in molecular crystals B) Molecular dipole enhancement in hydrogen-bonded crystals C) Theoretical and experimental electron-density study of Lithium Bis(tetramethylammonium) Hexanitrocobaltate (III) D) Cohesion energy and topology of the Electron Density in Crystalline Beryllium E) QTAM study of bond defect in silicon Infine è stata svolta opera di training sul codice (informazione relativa al periodo in oggetto): A pre-release TOPOND version, interfaced to CRYSTAL-92 has been distributed in about 10 international laboratories. Constant assistance has been provided in the course of the project to users, when requested. A numbers of papers using the code Pagina 20 di 178 12/11/2013 16.33.24 BANDO DI SELEZIONE N. 364.172 D from people who have been trained is already appeared in the literature. Extensive use of TOPOND is also documented in a number of PhD thesis of the Centre for Crystallographic Studies, Dept. of Chemistry, Univ. of Copenhagen (DK). Special TOPOND's training has been supplied to Dr. Claus Flensburg (Centre for Crystallographic Studies , Univ. of Copenhagen) who visited my lab for a period of 45 days. TOPOND's training has also been provided to a number of master and PhD students at the CNR- CSRSRC Centre (Milan), as an aid for the interpretation and comparison with electron densities derived from X-ray diffraction data. Presently (1997), for the same purpose of being trained on computational chemistry and on TOPOND's use, Georg Madsen (Dept. of Chemistry, Åarhus Univ., DK) is visiting my lab for a period of 6 months. Training visits to the Centre for Crystallographic Studies (Univ. of Copenhagen ), directed by Prof. Sine Larsen, have been done (1996) and are also programmed in the next future (December 97). The TOPOND 96 pre-release (interfaced to the official CRYSTAL-95 version), along with the graphical P2DCRY97 code, have been distributed, upon explicit request. There have been 15 requests so far. Altre informazioni: Le cifre di finanziamento sopra riportate sono in ECU (futuri euro). (literal)
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