Testing delle Dinamiche Molecolari in CRYSTAL: sviluppo di algoritmi per il calcolo del coefficiente di diffusione.

Molecular dynamics techniques simulate the movement of particles at the atomic level enabling the study of temporal behaviors in molecular systems. These computational methodologies are particularly valuable for analyzing time-dependent phenomena, such as the calculation of the diffusion coefficient of particles in various media. This thesis project aims to explore two methodologies for calculating this coefficient: the integration of the velocity autocorrelation function and linear regression of the mean square displacement of particles. The ultimate goal is the implementation and optimization of an algorithm for calculating the diffusion coefficient within the CRYSTAL software, a computational chemistry platform developed at the University of Turin since 1988, in collaboration with researchers from around the world. The new implementation will subsequently be tested on different test systems, and the resulting data will be compared with theoretical and experimental information.

Le tecniche di dinamica molecolare simulano il movimento delle particelle a livello atomico consentendo lo studio teorico delle proprietà dei materiali includendo la temperatura e calcolando il propagarsi delle traiettorie nel tempo. Queste metodologie computazionali sono quindi particolarmente preziose per analizzare fenomeni dipendenti dal tempo, come il calcolo del coefficiente di diffusione di particelle in vari mezzi. Questo progetto di tesi si propone di esaminare due metodologie per il calcolo di tale coefficiente: l'integrazione della funzione di autocorrelazione delle velocità e la regressione lineare del quadrato medio degli spostamenti delle particelle e di implementarle all'interno del software CRYSTAL, software scientifico sviluppato presso l'Università degli Studi di Torino a partire dal 1988 con la collaborazione di ricercatori provenienti da tutto il mondo. La nuova implementazione è stata testata su diversi sistemi di prova e i risultanti sono stati confrontati con dati sia teorici che sperimentali di letteratura.