Competitività dell’UE nel software per computer basato sulla teoria quantistica
Gli scienziati applicano la teoria quantistica ogni giorno per capire e prevedere i comportamenti di componenti di computer, laser, prodotti chimici e tutti i tipi di nuovi nanomateriali. Solo recentemente è stato possibile applicare la meccanica quantistica alla scienza dei materiali computazionali, dove sistemi di decine di migliaia di atomi o più vengono trattati su base regolare. Industria e campo accademico hanno unito le forze nel progetto finanziato dall’UE QUASINANO (Quantum-mechanical simulations for the nanoscale) per sviluppare metodologie innovative basate sulla teoria quantistica che simulano modelli di materiali che comprendono 10 000 atomi su scala nano. Una metodo della teoria funzionale della densità approssimativa basata su parametri (legame stretto basato sulla densità funzionale) è stato esteso per coprire la maggior parte della tavola periodica e fornire informazioni più accurate sulla struttura elettronica e le proprietà spettroscopiche, migliorando la qualità della densità dell’elettrone. Sono stati generati e convalidati parametri universali per misurare le strutture delle bande elettroniche. Sono stati testati e implementati anche strumenti matematici all’avanguardia per ottimizzare i parametri e calcolare l’energia di repulsione. L’elevata efficienza di questa tecnica ha consentito così di trattare per la prima volta qualsiasi tipo di materiale. Inoltre, il metodo è stato implementato in software commerciali ADF e consente il trattamento di molecole, superfici, solidi e qualsiasi altro sistema nano-strutturato. Sono stati effettuati sviluppi del software che si basano sulle funzionalità ADF esistenti. I metodi e il software sono stati incorporati nella suite software ADF esistente di un’azienda di dimensioni medio-piccole e sono stati utilizzati per applicazioni nanoscientifiche ambientali impegnative. In Germania e in Olanda si sono svolti due workshop internazionali per diffondere i risultati del progetto. Circa 50 articoli sono stati pubblicati in riviste con revisione tra pari. QUASINANO ha potenziato la competitività e la posizione di mercato del software per computer basato sulla teoria quantistica in Europa. La suite di modellazione ADF consente ora agli scienziati di affrontare meglio le questioni di ricerca più impegnative nella scienza dei materiali computazionale.
Parole chiave
Quantistica, software per computer, scienza dei materiali, simulazioni di meccanica quantistica, teoria funzionale della densità
