Dinámica molecular Born-Oppenheimer acelerada y que conserva energía a través de la extrapolación de la matriz de Fock

Los cálculos de dinámica molecular Born-Oppenheimer, especialmente aquellos que explotan la información retenida de pasos de tiempo anteriores para acelerar la convergencia de los cálculos de estructura electrónica, pueden sufrir de errores sistemáticos en el gradiente de energía que se manifiestan como un desplazamiento en la energía microcanónica. Aquí, demostramos que esto solo ocurre cuando el criterio de convergencia del campo autoconsistente (SCF) está establecido demasiado bajo; utilizando solo un umbral ligeramente más estricto (todavía dos órdenes de magnitud más bajo que lo estándar para optimizaciones de geometría), el desplazamiento desaparece por completo, para una escala de tiempo de varios picosegundos. Usando una técnica de extrapolación de la matriz de Fock, se logra la convergencia SCF en tan solo tres iteraciones por paso de tiempo, sin sacrificar la conservación de energía. En cálculos de prueba para C2F4, (H2O4-, (H2O6 y Fe(H2O6 2+, demostramos la extrapolación de la matriz de Fock que conserva energía y reduce el número de ciclos SCF en hasta un 70% y reduce el tiempo de computación por paso de dinámica molecular en un 45-55%, en relación con simulaciones realizadas sin extrapolación.