David Mazziotti ha mejorado un método de computación cuántica, que él introdujo en el 2004 para modelar de manera eficiente los electrones en los átomos y moléculas.
Aunque, en principio, la mecánica cuántica puede describir las propiedades de las moléculas y materiales en los cuales los movimientos de los electrones "están fuertemente correlacionados, en la práctica tales cálculos son formidables. Las moléculas pueden tener de decenas a cientos o miles de electrones, y el costo computacional de modelar las moléculas aumenta exponencialmente con el número de electrones fuertemente correlacionados.
Mazziotti, un profesor asociado de Química en la Universidad de Chicago, ha venido desarrollando un nuevo enfoque en el cuál cualquier energía y propiedades de la molécula se pueden calcular en función de sólo dos de los muchos electrones de la molécula. Esta estrategia proporciona aproximaciones precisas de electrones fuertemente correlacionados sin un escalamiento exponencial del cálculo. En la emisión del 25 de febrero de la revista Physical Review Letters, Mazziotti anunció un nuevo método mejorado que es por lo menos 10 a 20 veces más rápido que los métodos anteriores.
El enfoque original de Mazziotti ya se ha aplicado a los estudios de los anillos aromáticos, que se emplean en las pantallas de ordenador, y en el proceso de transferencia de energía que permite a las luciérnagas brillar en la oscuridad.
"El actual avance permitirá el tratamiento de grandes moléculas y materiales con los electrones fuertemente correlacionados", dijo.
En el artículo de Physical Review Letters , Mazziotti aplica este método para la transición metal-aislante del hidrógeno metálico, el cual se forma bajo la intensa presión que se encuentra en los núcleos de Júpiter y Saturno.Los cálculos de las propiedades electrónicas de una cadena de disociación de 50 átomos de hidrógeno durante esta transición requerirían de 10 octillones (1028) variables de las soluciones tradicionales cuántica, mientras que los mayores superordenadores del mundo pueden tratar a más de mil millones (109) variables a lo sumo. El enfoque de dos electrones, sin embargo, requiere sólo 9,4 millones de variables y 3,9 millones de restricciones.
El algoritmo en el método de Mazziotti es un miembro de una familia especial de algoritmos conocidos por los matemáticos como la programación semidefinida. El avance en el artículo de la revista Physical Review Letters también tiene aplicaciones en la ingeniería, la informática, estadística, finanzas y economía.
"Sorprendentemente, detrás de fenómenos aparentemente no relacionados, se encuentra un hilo matemático común", dijo Mazziotti.
En el método Mazziotti, la energía de una molécula con muchos electrones se reduce al mínimo como una función de dos electrones, los cuales están obligados a representar a todos los electrones.
"De la misma manera, en las finanzas,uno podría optimizar el beneficio sobre un conjunto que está obligado a representar a una cierta cantidad de dinero o un inventario determinado de productos", explicó. "Ambos problemas requieren una búsqueda – u optimización de una cantidad sujeta a las limitaciones del mundo real. En la finanzas estas limitaciones se desprenden de las leyes de los negocios, mientras que en la química se derivan de las leyes de la mecánica cuántica. "
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fuente de la información:
http://www.physorg.com/news/2011-03-method-electrons-motions-complex-molecules.html
