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Configuraciones.F90
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!# Copyright 2011,2012,2013 Ignacio Fdez. Galván, M. Luz Sánchez, #
!# Aurora Muñoz Losa, M. Elena Martín, Manuel A. Aguilar #
!# #
!# This file is part of ASEP-MD. #
!# #
!# ASEP-MD is free software: you can redistribute it and/or modify it under #
!# the terms of the GNU General Public License as published by the Free #
!# Software Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) #
!# any later version. #
!# #
!# ASEP-MD is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY #
!# WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS #
!# FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License for more #
!# details. #
!# #
!# You should have received a copy of the GNU General Public License along #
!# with ASEP-MD. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>. #
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MODULE Configuraciones
USE Sistema
!-------------------------------------------------------------------------------
! Coords: Coordenadas de todos los átomos
! CentroMasa: Coordenadas de todos los centros de masas
! MolSol: Índices de las moléculas de soluto
! MolDis: Índices de las moléculas de disolvente
! MolDis2: Índices de las moléculas de disolvente 2
! DefCelda: Definición (vectores) de la celda de simulación
! Krf,Crf: Constantes para el cálculo con "reaction field"
! Config: Número de configuración
! Centro: Molécula donde se centra la configuración
! UConf: Fichero binario donde se escriben las configuraciones
! Fuera: Vector que define para cada átomo si se considera en la config.
! Fichero: Variable que indica si el fichero binario está abierto o no
!-------------------------------------------------------------------------------
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: Coords,CentroMasa
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3,3) :: DefCelda
DOUBLE PRECISION :: Krf,Crf
INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: MolSol,MolDis,MolDis2
INTEGER :: Config,Centro,UConf
LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: Fuera
LOGICAL :: FicheroConf=.FALSE.
CONTAINS
!AbrirUConf
!CerrarUConf
!LeerConfig(Error)
!EscribirPDB(Updb)
!EscribirXYZ(Uxyz,Centros)
!Interacciones(Elec,VdW,MolCen,GrVdW,HsVdW)
!InteraccionPar(At1,At2,Elec,VdW,QGrad,Grad,QHess,Hess)
!Promedios(Der,Mol)
!PotencialMM(Puntos,Potencial)
!SeleccionarMols(U,NumCargas)
!ReducirCargas(U,Num,Cargas)
!-------------------------------------------------------------------------------
! Abrir el fichero binario de configuraciones
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE AbrirUConf
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
IF (.NOT. FicheroConf) THEN
UConf=NuevaUnidad()
OPEN(UConf,STATUS='SCRATCH',FORM='UNFORMATTED')
FicheroConf=.TRUE.
ELSE
REWIND(UConf)
END IF
END SUBROUTINE
!-------------------------------------------------------------------------------
! Cerrar el fichero binario de configuraciones
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE CerrarUConf
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
IF (FicheroConf) CLOSE(UConf)
FicheroConf=.FALSE.
END SUBROUTINE
!-------------------------------------------------------------------------------
! Lee una configuración del fichero binario
!-------------------------------------------------------------------------------
! Error: Variable para controlar los errores
! Dist: Distancia de la molécula al origen
! Corte: Radio de corte
! Num: Número de átomos
! NumMol: Número de moléculas
! i,j,k: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE LeerConfig(Error)
USE Parametros
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(OUT) :: Error
DOUBLE PRECISION :: Dist,Corte
INTEGER :: Num,NumMol,i,j,k
!Se calcula el número de átomos
Num=0
Num=Num+MoleculasSoluto*SIZE(Soluto,1)
Num=Num+MoleculasDisolvente*SIZE(Disolvente,1)
Num=Num+MoleculasDisolvente2*SIZE(Disolvente2,1)
NumMol=0
NumMol=NumMol+MoleculasSoluto
NumMol=NumMol+MoleculasDisolvente
NumMol=NumMol+MoleculasDisolvente2
IF (.NOT. ALLOCATED(MolSol)) ALLOCATE(MolSol(MoleculasSoluto))
IF (.NOT. ALLOCATED(MolDis)) ALLOCATE(MolDis(MoleculasDisolvente))
IF (.NOT. ALLOCATED(MolDis2)) ALLOCATE(MolDis2(MoleculasDisolvente2))
IF (.NOT. ALLOCATED(Coords)) ALLOCATE(Coords(Num,3))
IF (.NOT. ALLOCATED(CentroMasa)) ALLOCATE(CentroMasa(NumMol,3))
IF (.NOT. ALLOCATED(Fuera)) ALLOCATE(Fuera(Num))
!Se leen los datos globales de la configuración
READ(UConf,IOSTAT=Error) Config
IF (Error /= 0) RETURN
READ(UConf) Centro
READ(UConf) DefCelda(:,:)
READ(UConf)
READ(UConf)
!Se calcula el radio de corte (si se usa Moldy)
IF ((Centro > 0) .AND. (ProgramaMM == 1)) THEN
Corte=0.5D0*MIN(DefCelda(1,1),DefCelda(2,2),DefCelda(3,3))
ELSE
Corte=HUGE(Corte)
END IF
Fuera(:)=.FALSE.
!Se leen las coordenadas de cada molécula, eliminando las que estén fuera
!del radio de corte
Num=0
NumMol=0
!Un número negativo significa que la molécula se ha eliminado
MolSol(:)=-1
j=SIZE(Soluto,1)
DO i=1,MoleculasSoluto
READ(UConf) Dist
READ(UConf) CentroMasa(NumMol+i,:)
READ(UConf)
READ(UConf) Coords(Num+1:Num+j,:)
IF (Dist > Corte) CYCLE
MolSol(i)=Num
!Si el MM no es Moldy, se establece el corte por átomos
IF (ProgramaMM /= 1) THEN
DO k=Num+1,Num+j
IF (DOT_PRODUCT(Coords(k,:),Coords(k,:)) > Corte*Corte) Fuera(k)=.TRUE.
END DO
END IF
Num=Num+j
END DO
NumMol=NumMol+MoleculasSoluto
MolDis(:)=-1
j=SIZE(Disolvente,1)
DO i=1,MoleculasDisolvente
READ(UConf) Dist
READ(UConf) CentroMasa(NumMol+i,:)
READ(UConf)
READ(UConf) Coords(Num+1:Num+j,:)
IF (Dist > Corte) CYCLE
MolDis(i)=Num
IF (ProgramaMM /= 1) THEN
DO k=Num+1,Num+j
IF (DOT_PRODUCT(Coords(k,:),Coords(k,:)) > Corte*Corte) Fuera(k)=.TRUE.
END DO
END IF
Num=Num+j
END DO
NumMol=NumMol+MoleculasDisolvente
MolDis2(:)=-1
j=SIZE(Disolvente2,1)
DO i=1,MoleculasDisolvente2
READ(UConf) Dist
READ(UConf) CentroMasa(NumMol+i,:)
READ(UConf)
READ(UConf) Coords(Num+1:Num+j,:)
IF (Dist > Corte) CYCLE
MolDis2(i)=Num
IF (ProgramaMM /= 1) THEN
DO k=Num+1,Num+j
IF (DOT_PRODUCT(Coords(k,:),Coords(k,:)) > Corte*Corte) Fuera(k)=.TRUE.
END DO
END IF
Num=Num+j
END DO
NumMol=NumMol+MoleculasDisolvente2
END SUBROUTINE LeerConfig
!-------------------------------------------------------------------------------
! Escribe una configuración en formato PDB
!-------------------------------------------------------------------------------
! Updb: Fichero donde se escribe la configuración
! Centros: Variable que indica si se incluyen los centros de masa en la salida
! QCen: Igual que Centros
! Linea: Variable de texto para el título
! Num: Número de átomo
! NumMol: Número de molécula (residuo)
! NumMol2: Número de molécula total
! i,j: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE EscribirPDB(Updb,Centros)
USE Parametros
USE Unidades
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN) :: Updb
LOGICAL, INTENT(IN), OPTIONAL :: Centros
CHARACTER(LEN=LLL) :: Linea
LOGICAL :: QCen
INTEGER :: Num,NumMol,NumMol2,i,j
QCen=.FALSE.
IF ((ProgramaMM == 1) .AND. PRESENT(Centros)) QCen=Centros
!Escribe el título (la configuración y la molécula central)
WRITE(Linea,100) Config,Centro
WRITE(Updb,101) '',Linea
!Escribe los átomos del soluto
Num=0
NumMol=0
NumMol2=0
DO i=1,MoleculasSoluto
NumMol=NumMol+1
IF (MolSol(i) < 0) CYCLE
IF (Qcen) THEN
Num=Num+1
WRITE(Updb,103) Num,'X','','SOL','X',NumMol,'', &
CentroMasa(NumMol2+i,:)/AngstromAtomica,1.0,0.0,'X',''
END IF
DO j=1,SIZE(Soluto,1)
IF (Fuera(MolSol(i)+j)) CYCLE
Num=Num+1
WRITE(Updb,103) Num,Soluto(j)%nom,'','SOL','X',NumMol,'', &
Coords(MolSol(i)+j,:)/AngstromAtomica,1.0,0.0, &
ADJUSTR(Simbolo(Soluto(j)%z)),''
END DO
END DO
NumMol2=NumMol2+MoleculasSoluto
!Escribe los átomos del disolvente
DO i=1,MoleculasDisolvente
NumMol=NumMol+1
IF (MolDis(i) < 0) CYCLE
IF (Qcen) THEN
Num=Num+1
WRITE(Updb,103) Num,'X','','DIS','X',NumMol,'', &
CentroMasa(NumMol2+i,:)/AngstromAtomica,1.0,0.0,'X',''
END IF
DO j=1,SIZE(Disolvente,1)
IF (Fuera(MolDis(i)+j)) CYCLE
Num=Num+1
WRITE(Updb,103) Num,Disolvente(j)%nom,'','DIS','X',NumMol,'', &
Coords(MolDis(i)+j,:)/AngstromAtomica,1.0,0.0, &
ADJUSTR(Simbolo(Disolvente(j)%z)),''
END DO
END DO
NumMol2=NumMol2+MoleculasDisolvente
!Escribe los átomos del disolvente 2 ...
DO i=1,MoleculasDisolvente2
NumMol=NumMol+1
IF (MolDis2(i) < 0) CYCLE
IF (Qcen) THEN
Num=Num+1
WRITE(Updb,103) Num,'X','','DI2','X',NumMol,'', &
CentroMasa(NumMol2+i,:)/AngstromAtomica,1.0,0.0,'X',''
END IF
DO j=1,SIZE(Disolvente2,1)
IF (Fuera(MolDis2(i)+j)) CYCLE
Num=Num+1
WRITE(Updb,103) Num,Disolvente2(j)%nom,'','DI2','X',NumMol,'', &
Coords(MolDis2(i)+j,:)/AngstromAtomica,1.0,0.0, &
ADJUSTR(Simbolo(Disolvente2(j)%z)),''
END DO
END DO
NumMol2=NumMol2+MoleculasDisolvente2
!Fin
WRITE(Updb,102)
100 FORMAT('Conf = ',I5,' Cent = ',I5)
101 FORMAT('TITLE ',T9,A2,T11,A60)
102 FORMAT('END ')
103 FORMAT('HETATM',I5,T13,A4,A1,A3,T22,A1,I3,A1,T31,3(F8.3),2(F6.2),T77,A2,A2)
END SUBROUTINE EscribirPDB
!-------------------------------------------------------------------------------
! Escribe una configuración en formato XYZ
!-------------------------------------------------------------------------------
! Uxyz: Fichero donde se escribe la configuración
! Centros: Variable que indica si se incluyen los centros de masa en la salida
! QCen: Igual que Centros
! Num: Número de átomos
! NumMol: Número de moléculas
! i,j: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE EscribirXYZ(Uxyz,Centros)
USE Parametros
USE Unidades
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN) :: Uxyz
LOGICAL, INTENT(IN), OPTIONAL :: Centros
LOGICAL :: QCen
INTEGER :: Num,NumMol,i,j
QCen=.FALSE.
!Se calcula el número real de átomos y se escribe la cabecera
Num=0
SELECT CASE (ProgramaMM)
CASE (0) !Genérico
Num=COUNT(.NOT. Fuera(:))
CASE (1) !Moldy
IF (PRESENT(Centros)) QCen=Centros
Num=MAX(Num,MAXVAL(MolSol(:))+SIZE(Soluto,1))
Num=MAX(Num,MAXVAL(MolDis(:))+SIZE(Disolvente,1))
Num=MAX(Num,MAXVAL(MolDis2(:))+SIZE(Disolvente2,1))
IF (QCen) THEN
Num=Num+COUNT(MolSol(:)>=0)
Num=Num+COUNT(MolDis(:)>=0)
Num=Num+COUNT(MolDis2(:)>=0)
END IF
END SELECT
WRITE(Uxyz,100) Num
WRITE(Uxyz,102) Config,Centro
!Se escriben las coordenadas de los átomos
NumMol=0
DO i=1,MoleculasSoluto
IF (MolSol(i) < 0) CYCLE
IF (Qcen) WRITE(Uxyz,101) 'X',CentroMasa(NumMol+i,:)/AngstromAtomica
DO j=1,SIZE(Soluto,1)
IF (Fuera(MolSol(i)+j)) CYCLE
WRITE(Uxyz,101) Soluto(j)%nom,Coords(MolSol(i)+j,:)/AngstromAtomica, &
Soluto(j)%q
END DO
END DO
NumMol=NumMol+MoleculasSoluto
DO i=1,MoleculasDisolvente
IF (MolDis(i) < 0) CYCLE
IF (Qcen) WRITE(Uxyz,101) 'X',CentroMasa(NumMol+i,:)/AngstromAtomica
DO j=1,SIZE(Disolvente,1)
IF (Fuera(MolDis(i)+j)) CYCLE
WRITE(Uxyz,101) Disolvente(j)%nom,Coords(MolDis(i)+j,:)/AngstromAtomica, &
Disolvente(j)%q
END DO
END DO
NumMol=NumMol+MoleculasDisolvente
DO i=1,MoleculasDisolvente2
IF (MolDis2(i) < 0) CYCLE
IF (Qcen) WRITE(Uxyz,101) 'X',CentroMasa(NumMol+i,:)/AngstromAtomica
DO j=1,SIZE(Disolvente2,1)
IF (Fuera(MolDis2(i)+j)) CYCLE
WRITE(Uxyz,101) Disolvente2(j)%nom,Coords(MolDis2(i)+j,:)/AngstromAtomica, &
Disolvente2(j)%q
END DO
END DO
NumMol=NumMol+MoleculasDisolvente2
100 FORMAT(I5)
101 FORMAT(A8,4(1X,F10.6))
102 FORMAT('Conf = ',I5,' Cent = ',I5)
END SUBROUTINE EscribirXYZ
!-------------------------------------------------------------------------------
! Calcula las interacciones entre la molécula central y el resto
!-------------------------------------------------------------------------------
! Elec: Interacción electrostática
! VdW: Interacción de van der Waals
! MolCen: Molécula central (sustituye a la real de cada configuración)
! GrVdW: Componente de vdW del gradiente
! HsVdW: Componente de vdW de la hessiana
! QGrad: Indica si se ha de calcular el gradiente
! QHess: Indica si se ha de calcular la hessiana
! Mol: La molécula central
! At1,At2: Átomos entre los que se calcula la interacción
! ElecPar: Interacción electrostática entre dos átomos
! VdWPar: Interacción de van der Waals entre dos átomos
! GradPar: Componente de vdW del gradiente para dos átomos
! HessPar: Componente de vdW de la hessiana para dos átomos
! Num: Variable auxiliar para llevar las cuentas de las moléculas
! i,j,k: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE Interacciones(Elec,VdW,MolCen,GrVdW,HsVdW)
USE Parametros
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
DOUBLE PRECISION, INTENT(OUT) :: Elec,VdW
TYPE(Atomo), DIMENSION(:), INTENT(IN), OPTIONAL :: MolCen
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:), INTENT(OUT), OPTIONAL :: GrVdW
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), INTENT(OUT), OPTIONAL :: HsVdW
TYPE(Atomo), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: Mol
TYPE(Atomo) :: At1,At2
DOUBLE PRECISION :: ElecPar,VdWPar
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3) :: GradPar
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3,3) :: HessPar
LOGICAL :: QGrad,QHess
INTEGER :: Num,i,j,k
Elec=0.0D0
VdW=0.0D0
IF (PRESENT(GrVdW)) THEN
GrVdW(:)=0.0D0
QGrad=.TRUE.
ELSE
QGrad=.FALSE.
END IF
IF (PRESENT(HsVdW)) THEN
HsVdW(:,:)=0.0D0
QHess=.TRUE.
ELSE
QHess=.FALSE.
END IF
!Se calculan las constantes del "reaction field"
IF (CorteRF < 1.0D3) THEN
Krf=(Dielectrica-1.0D0)/(CorteRF**3*(2.0D0*Dielectrica+1.0D0))
Crf=(3.0D0*Dielectrica)/(CorteRF*(2.0D0*Dielectrica+1.0D0))
ELSE
Krf=0.0D0
Crf=0.0D0
END IF
!Si la configuración no esta centrada, no se calcula nada
IF (Centro < 1) THEN
RETURN
!Si está centrada, se copia la molécula central
ELSE IF (PRESENT(MolCen)) THEN
ALLOCATE(Mol(SIZE(MolCen,1)))
Mol(:)=MolCen(:)
ELSE IF (Centro <= MoleculasSoluto) THEN
ALLOCATE(Mol(SIZE(Soluto,1)))
Mol(:)=Soluto(:)
ELSE IF (Centro <= MoleculasSoluto+MoleculasDisolvente) THEN
ALLOCATE(Mol(SIZE(Disolvente,1)))
Mol(:)=Disolvente(:)
ELSE IF (Centro <= MoleculasSoluto+MoleculasDisolvente+ &
MoleculasDisolvente2) THEN
ALLOCATE(Mol(SIZE(Disolvente2,1)))
Mol(:)=Disolvente2(:)
END IF
!Para cada átomo de la molécula centrada
DO k=1,SIZE(Mol,1)
At1=Mol(k)
Num=0
!Se calcula la interacción con los átomos de las otras moléculas
!$OMP PARALLEL PRIVATE(i,j,At2,ElecPar,VdWPar,GradPar,HessPar) &
!$OMP REDUCTION(+:Elec,VdW)
!$OMP DO
DO i=1,MoleculasSoluto
!La molécula centrada no se considera
!Tampoco las que están fuera del corte
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolSol(i) < 0)) CYCLE
DO j=1,SIZE(Soluto,1)
!Si el átomo está omitido (fuera de la esfera) se salta
IF (Fuera(MolSol(i)+j)) CYCLE
At2=Soluto(j)
At2%pos(:)=Coords(MolSol(i)+j,:)
CALL InteraccionPar(At1,At2,ElecPar,VdWPar,QGrad,GradPar,QHess,HessPar)
Elec=Elec+ElecPar
VdW=VdW+VdWPar
!$OMP CRITICAL
IF (QGrad) GrVdW(k*3-2:k*3)=GrVdW(k*3-2:k*3)+GradPar
IF (QHess) HsVdW(k*3-2:k*3,k*3-2:k*3)=HsVdW(k*3-2:k*3,k*3-2:k*3)+HessPar
!$OMP END CRITICAL
END DO
END DO
!$OMP END DO
!$OMP SINGLE
Num=Num+MoleculasSoluto
!$OMP END SINGLE
!$OMP DO
DO i=1,MoleculasDisolvente
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolDis(i) < 0)) CYCLE
DO j=1,SIZE(Disolvente,1)
IF (Fuera(MolDis(i)+j)) CYCLE
At2=Disolvente(j)
At2%pos(:)=Coords(MolDis(i)+j,:)
CALL InteraccionPar(At1,At2,ElecPar,VdWPar,QGrad,GradPar,QHess,HessPar)
Elec=Elec+ElecPar
VdW=VdW+VdWPar
!$OMP CRITICAL
IF (QGrad) GrVdW(k*3-2:k*3)=GrVdW(k*3-2:k*3)+GradPar
IF (QHess) HsVdW(k*3-2:k*3,k*3-2:k*3)=HsVdW(k*3-2:k*3,k*3-2:k*3)+HessPar
!$OMP END CRITICAL
END DO
END DO
!$OMP END DO
!$OMP SINGLE
Num=Num+MoleculasDisolvente
!$OMP END SINGLE
!$OMP DO
DO i=1,MoleculasDisolvente2
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolDis2(i) < 0)) CYCLE
DO j=1,SIZE(Disolvente2,1)
IF (Fuera(MolDis2(i)+j)) CYCLE
At2=Disolvente2(j)
At2%pos(:)=Coords(MolDis2(i)+j,:)
CALL InteraccionPar(At1,At2,ElecPar,VdWPar,QGrad,GradPar,QHess,HessPar)
Elec=Elec+ElecPar
VdW=VdW+VdWPar
!$OMP CRITICAL
IF (QGrad) GrVdW(k*3-2:k*3)=GrVdW(k*3-2:k*3)+GradPar
IF (QHess) HsVdW(k*3-2:k*3,k*3-2:k*3)=HsVdW(k*3-2:k*3,k*3-2:k*3)+HessPar
!$OMP END CRITICAL
END DO
END DO
!$OMP END DO
!$OMP SINGLE
Num=Num+MoleculasDisolvente2
!$OMP END SINGLE
!$OMP END PARALLEL
END DO
END SUBROUTINE Interacciones
!-------------------------------------------------------------------------------
! Calcula la interacción entre dos átomos
!-------------------------------------------------------------------------------
! At1,At2: Los dos átomos implicados
! Elec: Energía electrostática entre los dos átomos
! VdW: Energía de van der Waals entre los dos átomos
! QGrad: Indica si se ha de calcular el gradiente
! Grad: Componente de vdW del gradiente sobre At1
! QHess Indica si se ha de calcular la hessiana
! Hess: Componente de vdW de la hessiana sobre At1
! Vect: Vector que une los dos átomos
! Dist: Distancia entre los dos átomos
! Dist2: Distancia al cuadrado
! Eps,Sig6,Sig12,Par1..6,Aux1,Aux2: Variables auxiliares para el cálculo vdW
! Unidad: Matriz unidad 3x3
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE InteraccionPar(At1,At2,Elec,VdW,QGrad,Grad,QHess,Hess)
USE Parametros
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
TYPE(Atomo), INTENT(IN) :: At1,At2
DOUBLE PRECISION, INTENT(OUT) :: Elec,VdW
LOGICAL, INTENT(IN) :: QGrad,QHess
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3), INTENT(INOUT) :: Grad
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3,3), INTENT(INOUT) :: Hess
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3) :: Vect
DOUBLE PRECISION :: Dist,Dist2,Eps,Sig6,Sig12,Par1,Par2,Par3,Par4,Par5, &
Par6,Aux1,Aux2
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3,3), PARAMETER :: &
Unidad=RESHAPE((/1.0D0,0.0D0,0.0D0, &
0.0D0,1.0D0,0.0D0, &
0.0D0,0.0D0,1.0D0 /), (/3,3/))
!Calcula el vector y la distancia de separación
Vect(:)=At1%pos(:)-At2%pos(:)
Dist2=DOT_PRODUCT(Vect(:),Vect(:))
Dist=SQRT(Dist2)
!La interacción electrostática se calcula con "reaction field"
Elec=0.0D0
IF (Dist < CorteRF) Elec=At1%q*At2%q*(1.0D0/Dist+Krf*Dist2-Crf)
!La interacción de van der Waals se calcula según el tipo de potencial
!y sólo si está definido
VdW=0.0D0
IF (QGrad) Grad(:)=0.0D0
IF (QHess) Hess(:,:)=0.0D0
IF (QInter(At1%id,At2%id)) THEN
SELECT CASE (TipoPotencial)
CASE (1) !lennard-jones
Eps=InterAtom(At1%id,At2%id,1)
Sig6=(InterAtom(At1%id,At2%id,2)**2/Dist2)**3
Sig12=Sig6*Sig6
VdW=Eps*(Sig12-Sig6)
IF (QGrad .OR. QHess) THEN
Aux1=Eps*(6.0D0*Sig6-12.0D0*Sig12)/Dist2
IF (QHess) Aux2=Eps*(168.0D0*Sig12-48.0D0*Sig6)/(Dist2*Dist2)
END IF
CASE (2) !generic
Par1=InterAtom(At1%id,At2%id,1)
Par2=EXP(-InterAtom(At1%id,At2%id,2)*Dist)
Par3=InterAtom(At1%id,At2%id,3)/(Dist2**6)
Par4=InterAtom(At1%id,At2%id,4)/(Dist2**2)
Par5=InterAtom(At1%id,At2%id,5)/(Dist2**3)
Par6=InterAtom(At1%id,At2%id,6)/(Dist2**4)
VdW=Par1*Par2+Par3-Par4-Par5-Par6
IF (QGrad .OR. QHess) THEN
Aux1=-Par1*Par2*InterAtom(At1%id,At2%id,2)/Dist- &
(12.0D0*Par3-4.0D0*Par4-6.0D0*Par5-8.0D0*Par6)/Dist2
IF (QHess) Aux2=-Par1*Par2*InterAtom(At1%id,At2%id,2)**2/Dist**3+ &
(168.0D0*Par3-24.0D0*Par4-48.0D0*Par5-80D0*Par6)/(Dist2*Dist2)
END IF
END SELECT
!La fórmula básica del gradiente y la hessiana es igual
IF (QGrad) THEN
Grad(:)=Aux1*Vect(:)
END IF
IF (QHess) THEN
Hess(:,:)=Aux2*ProductoTens(Vect(:),Vect(:))+Aux1*Unidad(:,:)
END IF
END IF
END SUBROUTINE InteraccionPar
!-------------------------------------------------------------------------------
! Calcula las energías de interacción promedio
!-------------------------------------------------------------------------------
! Der: Orden de la derivada de la energía de vdW que se quiere calcular
! Mol: Molécula con respecto a la cual se calculan las interacciones
! Elec: Energía electrostática temporal
! VdW: Energía de vdW temporal
! GVdW: Gradiente de vdW temporal
! HVdW: Hessiana de vdW temporal
! Num: Número de configuraciones
! Error: Variable para controlar los errores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE Promedios(Der,Mol)
USE DatosQM
USE DatosQMMM
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN), OPTIONAL :: Der
TYPE(Atomo), DIMENSION(:), INTENT(IN), OPTIONAL :: Mol
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: GVdW
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: HVdW
DOUBLE PRECISION :: Elec,VdW
INTEGER :: Num,Error
! Se inician las variables
IF (ALLOCATED(GradVdW)) DEALLOCATE(GradVdW)
IF (ALLOCATED(HessVdW)) DEALLOCATE(HessVdW)
Num=3*SIZE(Mol,1)
ALLOCATE(GradVdW(Num),HessVdW(Num,Num))
GradVdW(:)=0.0D0
HessVdW(:,:)=0.0D0
ALLOCATE(GVdW(Num),HVdW(Num,Num))
! La energía de interacción QM con las cargas es fácil de calcular
IF (ALLOCATED(DisolvQM)) EnergiaEQM=SUM(DisolvQM(:,4)*DisolvQM(:,5))
EnergiaEMM=0.0D0
EnergiaVdW=0.0D0
! Se van leyendo configuraciones y se calculan las interacciones
Num=0
CALL AbrirUConf()
DO
CALL LeerConfig(Error)
IF (Error /= 0) EXIT
IF (PRESENT(Mol)) THEN
SELECT CASE(Der)
CASE (0)
CALL Interacciones(Elec,VdW,Mol)
CASE (1)
CALL Interacciones(Elec,VdW,Mol,GVdW(:))
CASE (2)
CALL Interacciones(Elec,VdW,Mol,GVdW(:),HVdW(:,:))
END SELECT
ELSE
SELECT CASE(Der)
CASE (0)
CALL Interacciones(Elec,VdW)
CASE (1)
CALL Interacciones(Elec,VdW,GrVdW=GVdW(:))
CASE (2)
CALL Interacciones(Elec,VdW,GrVdW=GVdW(:),HsVdW=HVdW(:,:))
END SELECT
END IF
! Se acumulan los resultados
EnergiaEMM=EnergiaEMM+Elec
EnergiaVdW=EnergiaVdW+VdW
GradVdW(:)=GradVdW(:)+GVdW(:)
HessVdW(:,:)=HessVdW(:,:)+HVdW(:,:)
Num=Num+1
END DO
! Finalmente se calculan los promedios y se almacenan en sus variables
IF (Num > 0) THEN
EnergiaEMM=EnergiaEMM/DBLE(Num)
EnergiaVdW=EnergiaVdW/DBLE(Num)
GradVdW(:)=GradVdW(:)/DBLE(Num)
HessVdW(:,:)=HessVdW(:,:)/DBLE(Num)
END IF
DEALLOCATE(GVdW,HVdW)
END SUBROUTINE Promedios
!-------------------------------------------------------------------------------
! Calcula el potencial electrostático de una configuración en una serie de
! puntos
!-------------------------------------------------------------------------------
! Puntos: Matriz de puntos donde se ha de calcular el potencial
! Potencial: Vector donde se guarda el potencial calculado
! Dist: Distancia entre cada par átomo-punto
! Num: Número de átomos
! i,j,k: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE PotencialMM(Puntos,Potencial)
USE Parametros
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), INTENT(IN) :: Puntos
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(SIZE(Puntos,1)), INTENT(OUT) :: Potencial
DOUBLE PRECISION :: Dist
INTEGER :: Num,i,j,k
!Se calculan las constantes del "reaction field"
IF (CorteRF < 1.0D3) THEN
Krf=(Dielectrica-1.0D0)/(CorteRF**3*(2.0D0*Dielectrica+1.0D0))
Crf=(3.0D0*Dielectrica)/(CorteRF*(2.0D0*Dielectrica+1.0D0))
ELSE
Krf=0.0D0
Crf=0.0D0
END IF
Potencial(:)=0.0D0
!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(Num,Dist,i,j,k)
DO k=1,SIZE(Potencial)
Num=0
DO i=1,MoleculasSoluto
!La molécula centrada no se considera
!Tampoco las que están fuera del corte
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolSol(i) < 0)) CYCLE
DO j=1,SIZE(Soluto,1)
!Si el átomo está omitido (fuera de la esfera) se salta
IF (Fuera(MolSol(i)+j)) CYCLE
Dist=Distancia(Coords(MolSol(i)+j,:),Puntos(k,:))
IF (Dist < CorteRF) Potencial(k)=Potencial(k)+ &
Soluto(j)%q*(1.0D0/Dist+Krf*Dist*Dist-Crf)
END DO
END DO
Num=Num+MoleculasSoluto
DO i=1,MoleculasDisolvente
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolDis(i) < 0)) CYCLE
DO j=1,SIZE(Disolvente,1)
IF (Fuera(MolDis(i)+j)) CYCLE
Dist=Distancia(Coords(MolDis(i)+j,:),Puntos(k,:))
IF (Dist < CorteRF) Potencial(k)=Potencial(k)+ &
Disolvente(j)%q*(1.0D0/Dist+Krf*Dist*Dist-Crf)
END DO
END DO
Num=Num+MoleculasDisolvente
DO i=1,MoleculasDisolvente2
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolDis2(i) < 0)) CYCLE
DO j=1,SIZE(Disolvente2,1)
IF (Fuera(MolDis2(i)+j)) CYCLE
Dist=Distancia(Coords(MolDis2(i)+j,:),Puntos(k,:))
IF (Dist < CorteRF) Potencial(k)=Potencial(k)+ &
Disolvente2(j)%q*(1.0D0/Dist+Krf*Dist*Dist-Crf)
END DO
END DO
Num=Num+MoleculasDisolvente2
END DO
!$OMP END PARALLEL DO
END SUBROUTINE PotencialMM
!-------------------------------------------------------------------------------
! Selecciona (escribe en un fichero) las cargas correspondientes a las moléculas
! que quedan dentro de la cavidad para una configuración dada
!-------------------------------------------------------------------------------
! U: Unidad donde se escriben las cargas
! NumCargas: Número acumulativo de cargas escritas en U
! Num: Número de átomos
! Aux: Vector con las coordenadas de un átomo
! i,j: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE SeleccionarMols(U,NumCargas)
USE Cavidad
USE Sistema
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN) :: U
INTEGER, INTENT(INOUT) :: NumCargas
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3) :: Aux
INTEGER :: Num,i,j
Num=0
DO i=1,MoleculasSoluto
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolSol(i) < 0)) CYCLE
IF (.NOT. Interior(CentroMasa(Num+i,:))) CYCLE
DO j=1,SIZE(Soluto,1)
!IF (Fuera(MolSol(i)+j)) CYCLE
Aux(:)=Coords(MolSol(i)+j,:)
IF (.NOT. Interior(Aux(:))) CYCLE
WRITE(U) Aux(:),Soluto(j)%q
NumCargas=NumCargas+1
END DO
END DO
Num=Num+MoleculasSoluto
DO i=1,MoleculasDisolvente
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolDis(i) < 0)) CYCLE
IF (.NOT. Interior(CentroMasa(Num+i,:))) CYCLE
DO j=1,SIZE(Disolvente,1)
!IF (Fuera(MolDis(i)+j)) CYCLE
Aux(:)=Coords(MolDis(i)+j,:)
IF (.NOT. Interior(Aux(:))) CYCLE
WRITE(U) Aux(:),Disolvente(j)%q
NumCargas=NumCargas+1
END DO
END DO
Num=Num+MoleculasDisolvente
DO i=1,MoleculasDisolvente2
IF ((Num+i == Centro) .OR. (MolDis2(i) < 0)) CYCLE
IF (.NOT. Interior(CentroMasa(Num+i,:))) CYCLE
DO j=1,SIZE(Disolvente2,1)
!IF (Fuera(MolDis2(i)+j)) CYCLE
Aux(:)=Coords(MolDis2(i)+j,:)
IF (.NOT. Interior(Aux(:))) CYCLE
WRITE(U) Aux(:),Disolvente2(j)%q
NumCargas=NumCargas+1
END DO
END DO
Num=Num+MoleculasDisolvente2
END SUBROUTINE SeleccionarMols
!-------------------------------------------------------------------------------
! Reduce el número de cargas juntándolas o ajustándolas a una red tridimensional
!-------------------------------------------------------------------------------
! U: Unidad donde están las cargas de entrada
! Num: Número de cargas de entrada
! Cargas: Matriz con las cargas de salida
! CargasIni: Matriz con las cargas de entrada
! Puntos: Matriz que asigna una carga a cada punto de la red
! Quitar: Matriz que establece las cargas que se conservan o se eliminan
! NumRed: Número de cargas una vez reducidas
! Preci: Valor mínimo de las cargas que se conservan
! Punto: Posición de cada carga
! Dif: Vector diferencia entre la carga y el punto de la red
! Dist: Distancia entre dos puntos
! R: Distancia entre los puntos de la red cúbica base
! Vecinos: Matriz que establece los puntos vecinos a uno dado
! Lim: Índices mínimo y máximo de la red
! Indice: Índices del punto de la red más cercano a una carga
! i,j,k,l,ii,jj,kk,n,m: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE ReducirCargas(U,Num,Cargas)
USE Parametros
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN) :: U,Num
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT) :: Cargas
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(Num,5) :: CargasIni
INTEGER, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: Puntos
LOGICAL, DIMENSION(Num) :: Quitar
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3) :: Dif,Punto
DOUBLE PRECISION :: Dist,R
DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: Preci=1.0D-8
INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: Vecinos
INTEGER, DIMENSION(3,2) :: Lim
INTEGER, DIMENSION(3) :: Indice
INTEGER :: i,j,k,l,ii,jj,kk,n,m,NumRed
Quitar(:)=.FALSE.
!Se leen las cargas iniciales
REWIND(U)
DO i=1,Num
READ(U) CargasIni(i,1:4)
END DO
!La reducción es distinta si se hace con ajuste a una red o no
IF (TipoReduccion < 1) THEN
!Para cada carga
DO i=1,Num
IF (Quitar(i)) CYCLE
Punto(:)=CargasIni(i,1:3)
!Une todas las siguientes cargas que disten menos de un valor dado
!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(j)
DO j=i+1,Num
IF (Quitar(j)) CYCLE
IF (Distancia(CargasIni(j,1:3),Punto(:)) < DistCargas) THEN
Quitar(j)=.TRUE.
!$OMP CRITICAL
CargasIni(i,4)=CargasIni(i,4)+CargasIni(j,4)
!$OMP END CRITICAL
END IF
END DO
!$OMP END PARALLEL DO
!Si el valor de la carga es muy pequeño, se elimina
IF (ABS(CargasIni(i,4)) < Preci) Quitar(i)=.TRUE.
END DO
ELSE
!Se calculan la distancia de la red cubica base y los vecinos más próximos
!según el tipo de malla
SELECT CASE (TipoReduccion)
CASE (1) !Red cúbica simple
R=DistCargas
ALLOCATE(Vecinos(13,3))
!Caras
Vecinos(1,:)=(/ 1, 0, 0/)
Vecinos(2,:)=(/ 0, 1, 0/)
Vecinos(3,:)=(/ 0, 0, 1/)
!Aristas
Vecinos(4,:)=(/ 1, 1, 0/)
Vecinos(5,:)=(/ 1,-1, 0/)
Vecinos(6,:)=(/ 1, 0, 1/)
Vecinos(7,:)=(/ 1, 0,-1/)
Vecinos(8,:)=(/ 0, 1, 1/)
Vecinos(9,:)=(/ 0, 1,-1/)
!Vértices
Vecinos(10,:)=(/ 1, 1, 1/)
Vecinos(11,:)=(/-1, 1, 1/)
Vecinos(12,:)=(/ 1,-1, 1/)
Vecinos(13,:)=(/ 1, 1,-1/)
CASE (2) !Red cúbica compacta
R=DistCargas/SQRT(2.0D0)
ALLOCATE(Vecinos(9,3))
!Caras
Vecinos(1,:)=(/ 1, 1, 0/)
Vecinos(2,:)=(/ 1,-1, 0/)
Vecinos(3,:)=(/ 1, 0, 1/)
Vecinos(4,:)=(/ 1, 0,-1/)
Vecinos(5,:)=(/ 0, 1, 1/)
Vecinos(6,:)=(/ 0, 1,-1/)
!Vértices
Vecinos(7,:)=(/ 2, 0, 0/)
Vecinos(8,:)=(/ 0, 2, 0/)
Vecinos(9,:)=(/ 0, 0, 2/)
CASE (3) !Red cúbica centrada en el cuerpo
R=DistCargas/SQRT(3.0D0)
ALLOCATE(Vecinos(7,3))
!Caras
Vecinos(1,:)=(/ 2, 0, 0/)
Vecinos(2,:)=(/ 0, 2, 0/)
Vecinos(3,:)=(/ 0, 0, 2/)
Vecinos(4,:)=(/ 1, 1, 1/)
Vecinos(5,:)=(/-1, 1, 1/)
Vecinos(6,:)=(/ 1,-1, 1/)
Vecinos(7,:)=(/ 1, 1,-1/)
CASE DEFAULT !Sin red
END SELECT
!Se aumenta la distancia para dar cierta holgura
R=1.75D0*R
!Se calculan los límites de la red
DO i=1,3
Lim(i,1)=FLOOR(MINVAL(CargasIni(:,i))/R)
Lim(i,2)=CEILING(MAXVAL(CargasIni(:,i))/R)
END DO
ALLOCATE(Puntos(Lim(1,1):Lim(1,2),Lim(2,1):Lim(2,2),Lim(3,1):Lim(3,2)))
Puntos(:,:,:)=0
!Se asigna cada carga a una celda, se suman todas las cargas de cada celda y
!se mantiene la posición de la más cercana al centro
!$OMP PARALLEL DO PRIVATE(i,j,Indice,Dif,Dist)
DO i=1,Num
!Se halla el punto de la red más cercano a cada carga
SELECT CASE (TipoReduccion)
CASE (1) !Red cúbica simple
Indice(:)=NINT(CargasIni(i,1:3)/R)
CASE (2) !Red cúbica compacta
Indice(:)=NINT(CargasIni(i,1:3)/R)
IF (MOD(SUM(Indice(:)),2) /= 0) THEN
Dif(:)=CargasIni(i,1:3)/R-Indice(:)
j=SUM(MAXLOC(ABS(Dif(:))))
Indice(j)=Indice(j)+NINT(SIGN(1.0D0,Dif(j)))
END IF
CASE (3) !Red cúbica centrada en el cuerpo
Indice(:)=2*NINT(0.5D0*CargasIni(i,1:3)/R)
Dif(:)=CargasIni(i,1:3)/R-Indice(:)
IF (SUM(ABS(Dif(:))) > 1.5D0) &
Indice(:)=2*NINT(0.5D0*(CargasIni(i,1:3)/R-(/1.0D0,1.0D0,1.0D0/))) + &
(/1,1,1/)
END SELECT
Dist=Distancia(CargasIni(i,1:3),Indice(:)*R)
!$OMP CRITICAL
j=Puntos(Indice(1),Indice(2),Indice(3))
IF (j == 0) THEN
!Si no hay carga en esa celda, se pone esta
Puntos(Indice(1),Indice(2),Indice(3))=i
CargasIni(i,5)=Dist
ELSE IF (Dist < CargasIni(j,5)) THEN
!Si hay una carga, pero esta está más cerca, se sustituye y se suman los
!valores
Puntos(Indice(1),Indice(2),Indice(3))=i
CargasIni(i,5)=Dist
CargasIni(i,4)=CargasIni(i,4)+CargasIni(j,4)
Quitar(j)=.TRUE.
ELSE
!Si hay una carga y es la más cercana, se suman los valores