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9. MATERIALES

La química cuántica se puede interpretar como una descripción matemática de la química. Ya hemos visto que la introducción de aproximaciones es necesaria para poder resolver las ecuaciones básicas de la química cuántica. Las distintas aproximaciones han dado lugar a una serie de métodos que describen los sistemas con mayor o menor rigurosidad (métodos semiempíricos, ab initio, etc...). Cuando un método se encuentra suficientemente desarrollado, éste puede ser automatizado e implementado en un programa.

La resolución de problemas dentro del marco de la química teórica implica la realización de cálculos intensivos. Para llevar a cabo dichos cálculos se precisa de una herramienta básica (un ordenador), así como de una serie de programas que permitan aplicar las distintas metodologías de aproximación al problema. A continuación, se describen brevemente el tipo de ordenadores utilizados para realizar los cálculos, así como los programas empleados para la obtención y tratamiento de los datos.

9.1. Estaciones de trabajo y ordenadores

Tal y como se ha puesto de manifiesto anteriormente, una característica importante de la química cuántica es su dependencia de los ordenadores. La aparición de las supercomputadoras en los años 80 y de las estaciones de trabajo en los 90 facilitó enormemente la realización de los cálculos y demostró que la química cuántica es capaz

9. Materiales

tanto de proporcionar respuestas de carácter cualitativo, como de determinar propiedades físicas y fisicoquímicas de forma precisa.

Los cálculos que se han llevado a cabo en la presente tesis doctoral han sido realizados en las siguiente máquinas:

• JIFA: es un ordenador SGI Origin-2000 que dispone de 8 procesadores MIPS R10000 a 195 MHz. La memoria RAM total del sistema es 2.0 GB y el área de disco es de aproximadamente 108 GB. Utiliza la versión 6.5.12 del sistema operativo IRIS.

• HUCKEL: es un equipo cuya estación de control es un ordenador modelo IBM RS6K 43P Model 140 con un procesador PPC604e a 332 MHz, con 128 MB de memoria RAM y 2 discos de 9 GB. Posee varios nodos de las siguientes características: nodos 1-5, de nombre Spn1, Spn2, Spn3, Spn4 y Spn5, con 4 procesadores Power3 a 375 MHz y dos discos de 9 GB cada uno; Spn1, Spn3 y Spn4 tienen instalada 1 GB de memoria RAM, y Spn2 y Spn5, 4 GB. Existe un sexto nodo, Spn6, que es un ordenador IBM PSERIES 650, con 8 procesadores Power4 a 1200 MHz, con 16 GB de RAM y 4 discos de 146’8 GB. El sistema operativo empleado es el AIX 5.1.

• TIBERIO: es un ordenador Cray-Silicon Graphics Origin 2000 con 64 procesadores (MIPS R12000 a 300 MHz), 16 GB de

9. Materiales

memoria central y 390 GB en disco. El sistema operativo que emplea es el IRIS 6.5.5.

9.2. Programas utilizados

Los métodos teóricos deben ser traducidos a programas de ordenador para producir resultados. Existen muchos programas de cálculo en química cuántica, de los cuales se han utilizado los siguientes:

• GAUSSIAN 98103_{: es un conjunto de programas}

conectados para llevar a cabo diferentes tipos de cálculos. Incluye todos los métodos ab initio comunes, muchos métodos semiempíricos y los métodos DFT. Es capaz de predecir un gran número de propiedades de las moléculas y de sus reacciones, tales como energías y estructuras moleculares, estados de transición, frecuencias de vibración, espectros IR y Raman, propiedades termoquímicas, orbitales moleculares, cargas atómicas y momentos multipolares, entre otras. Los cálculos se pueden llevar a cabo sobre sistemas en fase gas y en disolución, y tanto en estado fundamental como en estado excitado.

• MOLCAS104_{: es una cadena de programas químico-}

cuánticos cuyo objetivo principal es el tratamiento de sistemas bajo una aproximación multiconfiguracional. Permite optimizar, con el mismo nivel de precisión, sistemas moleculares en su estado fundamental, así como

9. Materiales

estados excitados y estados de transición. Permite también el cálculo de frecuencias y de propiedades moleculares, así como introducir el efecto del solvente. Se caracteriza por no ser una caja negra, es decir, por la gran intervención del usuario a lo largo de todo el proceso de cálculo.

• MOLDEN105_{: es un programa para visualizar densidades}

moleculares a partir de programas ab initio como

Gaussian, leyendo la información necesaria de los ficheros de salida. Es capaz de visualizar orbitales moleculares, densidad electrónica y la densidad molecular menos la densidad atómica, así como de animar vías de reacción y vibraciones moleculares. Molden posee un editor de matriz Z que permite un control total sobre la geometría.

• GAUSSVIEW 2.0106_{: es una interfaz gráfica avanzada}

diseñada para facilitar la preparación de los cálculos de

Gaussian 98 y el análisis gráfico de los resultados del programa. Incluye además un modelizador molecular en tres dimensiones. Algunos de los resultados que se pueden analizar utilizando GaussView son: estructuras moleculares optimizadas, orbitales moleculares, superficies de densidad electrónica, superficies de potencial electrostático y representaciones animadas de los modos normales de vibración.

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• CONVOL 1.4107_{: es un programa gráfico que permite}

obtener representaciones de un espectro a partir de datos de posición e intensidad de las bandas obtenidas en un cálculo teórico. El programa permite exportar los espectros obtenidos a otros programas de manipulación de gráficos, así como tratar los datos de forma que la apariencia de los espectros obtenidos se asemeje lo más posible a la de los espectros experimentales correspondientes.