Competitividad europea en software de ordenador basado en la teoría cuántica
Los científicos aplican la teoría cuántica a diario para tratar de comprender y predecir el comportamiento de los componentes informáticos, los láseres, los elementos químicos y todo tipo de nanomateriales nuevos. No fue hasta hace poco que se pensó en aplicar la mecánica cuántica a la ciencia computacional de los materiales, en la que se estudian sistemas compuestos por decenas de miles de átomos de forma regular. La industria y las organizaciones académicas han unido sus fuerzas en el proyecto QUASINANO (Quantum-mechanical simulations for the nanoscale), financiado por la UE, con el propósito de desarrollar métodos innovadores basados en la teoría cuántica que permitan simular modelos de materiales a escala nanométrica que abarcan diez mil átomos. Aumentando la calidad de la densidad electrónica se ha ampliado un método paramétrico aproximado de la teoría del funcional de la densidad (delimitación ajustada basada en el funcional de la densidad) con el propósito de abarcar la mayor parte de la tabla periódica y obtener datos más exactos acerca de las estructuras electrónicas y las propiedades espectroscópicas. Se han generado y validado parámetros universales para medir estructuras de bandas electrónicas. También se han probado e implantado herramientas matemáticas punteras para optimizar parámetros y calcular la energía de repulsión. De este modo, por primera vez es posible tratar cualquier material utilizando esta técnica de gran eficiencia. Por otro lado, este método se ha implantado en software comercial ADF y permite tratar moléculas, superficies, sólidos y cualquier otro sistema nanoestructurado. Se han llevado a cabo desarrollos informáticos que amplían funcionalidades ya existentes en el ADF. Los métodos y el software se han incorporado en el paquete de software ADF ya presente en una pyme y se han aplicado a casos exigentes de nanociencia medioambiental. Se han celebrado dos talleres internacionales en Alemania y los Países Bajos para divulgar los resultados de este proyecto. Asimismo se han publicado cincuenta artículos en revistas especializadas arbitradas. El proyecto QUASINANO ha servido para estimular la competitividad y el posicionamiento en el mercado europeo del software de ordenador basado en la teoría cuántica. El paquete de modelización ADF permitirá ahora a los científicos afrontar mejor las cuestiones más retadoras en la investigación de la ciencia computacional de los materiales.
Palabras clave
Cuanto, software de ordenador, ciencia de los materiales, simulaciones de mecánica cuántica, teoría del funcional de la densidad
