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Coordenadas.F90
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!# Copyright 2011,2012 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/>. #
!##############################################################################
MODULE Coordenadas
#ifndef LLL
#define LLL 256
#endif
!-------------------------------------------------------------------------------
! TipoCoord: Tipo de coordenadas de trabajo para utilizar en el cálculo
! 0 -> cartesianas, 1 -> cartesianas ponderadas, 2-> internas
! DefCoord: Definición de las coordenadas internas (0 para cartesianas)
! Combinacion: Definición de las combinaciones lineales de coordenadas
! Cong: Coordenadas congeladas, que no se optimizan
! Masa: Raíz de la masa, para coordenadas ponderadas
! Geometria: Valores de las coordenadas de trabajo
! Gradiente: Vector gradiente en coordenadas de trabajo
! Hessiana: Matriz hessiana en coordenadas de trabajo
! MatrizB: Matriz B de conversión de cartesianas a internas
! InvB: Pseudoinversa de la matriz B
! Der: Matriz de segundas derivadas de las coordenadas internas
!-------------------------------------------------------------------------------
INTEGER :: TipoCoord
INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: DefCoord
INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: Cong
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: Masa,Geometria,Gradiente
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: MatrizB,InvB,Hessiana, &
Combinacion
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: Der
CONTAINS
!Cartesianas(Mol)
!CambiarCartesianas(Mol,Coord)
!DefinirCoordenadas(Mol)
!CoordenadasInternas(Mol)
!ConvertirCoordenadas(Coord,Deriv)
!ModificarCoordenadas(Fich)
!ConvertirGradHess(Tipo,Grad,Hess)
!ConvertirIncremento(Paso,CoordCart,PasoCart)
!Proyectar(Desp,Grad,Hess)
!-------------------------------------------------------------------------------
! Función que devuelve el vector de coordenadas cartesianas de una molécula
!-------------------------------------------------------------------------------
! Mol: Molécula cuyas coordenadas se piden
! i: Contador
!-------------------------------------------------------------------------------
FUNCTION Cartesianas(Mol)
USE TipoAtomo
IMPLICIT NONE
TYPE(Atomo), DIMENSION(:), INTENT(IN) :: Mol
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3*SIZE(Mol,1)) :: Cartesianas
INTEGER :: i
DO i=1,SIZE(Mol,1)
Cartesianas(3*i-2:3*i)=Mol(i)%pos(:)
END DO
END FUNCTION Cartesianas
!-------------------------------------------------------------------------------
! Cambia las coordenadas de una molécula
!-------------------------------------------------------------------------------
! Mol: Molécula cuyas coordenadas se cambian
! Coord: Vector de coordenadas cartesianas
! i: Contador
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE CambiarCartesianas(Mol,Coord)
USE TipoAtomo
IMPLICIT NONE
TYPE(Atomo), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) :: Mol
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:), INTENT(IN) :: Coord
INTEGER :: i
DO i=1,SIZE(Mol,1)
Mol(i)%pos(:)=Coord(3*i-2:3*i)
END DO
END SUBROUTINE CambiarCartesianas
!-------------------------------------------------------------------------------
! Subrutina que asigna las coordenadas de trabajo (internas o cartesianas)
!-------------------------------------------------------------------------------
! Mol: Molécula cuyas coordenadas se van a definir
! i: Contador
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE DefinirCoordenadas(Mol)
USE TipoAtomo
USE Unidades
IMPLICIT NONE
TYPE(Atomo), DIMENSION(:), INTENT(IN) :: Mol
INTEGER :: i
IF (ALLOCATED(Masa)) DEALLOCATE(Masa)
ALLOCATE(Masa(3*SIZE(Mol,1)))
IF (TipoCoord == 0) THEN
!Coordenadas cartesianas normales
Masa(:) = 1.0D0
ELSE
!Raíz cuadrada de la masa atómica para las coordenadas ponderadas
DO i=1,SIZE(Mol,1)
Masa(3*i-2:3*i)=SQRT(Mol(i)%m/AmuAtomica)
!IF (Mol(i)%m == 0.0D0) Masa(3*i-2:3*i) = 1.0D0
END DO
END IF
SELECT CASE (TipoCoord)
CASE (0,1)
!Se hace DefCoord igual a cero: coordenadas cartesianas
IF (ALLOCATED(DefCoord)) DEALLOCATE(DefCoord)
ALLOCATE(DefCoord(3*SIZE(Mol,1),4))
DefCoord(:,:)=0
CASE (2)
!Se definen las coordenadas internas
CALL CoordenadasInternas(Mol)
END SELECT
IF (ALLOCATED(Geometria)) DEALLOCATE(Geometria)
IF (ALLOCATED(Cong)) DEALLOCATE(Cong)
ALLOCATE(Geometria(SIZE(DefCoord,1)),Cong(SIZE(DefCoord,1)))
Cong=0
END SUBROUTINE DefinirCoordenadas
!-------------------------------------------------------------------------------
! En esta subrutina se definen las coordenadas internas según los criterios de:
! V. Bakken, T. Helgaker; J. Chem. Phys. 117 (2002), 9160-9174
!-------------------------------------------------------------------------------
! Mol: Molécula cuyas coordenadas se van a definir
! Dists: Matriz de distancias interatómicas
! Enlaces: Matriz con el tipo de enlace entre cada dos átomos
! Frag: Fragmento al que pertenece cada átomo
! Dist: Distancia para hacer comparaciones
! Ang: Ángulo para hacer comparaciones
! FactEnl,FactH,LimAngH,FactFrag,LimFrag,LimAng: Criterios para las coordenadas
! Num: Número de átomos en la molécula
! At1,At2: Átomos más cercanos entre dos fragmentos
! UTmp: Unidad temporal
! i,j,k,l,m,n: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE CoordenadasInternas(Mol)
USE TipoAtomo
USE Unidades
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
TYPE(Atomo), DIMENSION(:), INTENT(IN) :: Mol
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: Dists
INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: Enlaces
INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: Frag
DOUBLE PRECISION :: Dist,Ang
DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: FactEnl=1.3D0,FactH=0.9D0,LimAngH=Pi/2.0D0, &
FactFrag=1.3D0,LimFrag=2.0D0*AngstromAtomica, &
LimAng=0.99D0*Pi
INTEGER :: Num,At1,At2,UTmp,i,j,k,l,m,n
Num=SIZE(Mol,1)
ALLOCATE(Dists(Num,Num),Enlaces(Num,Num),Frag(Num))
!Se calculan todas las distancias y se localizan los enlaces
Enlaces(:,:)=0
DO i=1,Num
DO j=i+1,Num
Dists(i,j)=Distancia(Mol(i)%pos(:),Mol(j)%pos(:))
Dists(j,i)=Dists(i,j)
Dist=FactEnl*(RadiosCov(Mol(i)%z)+RadiosCov(Mol(j)%z))
IF (Dists(i,j) > Dist) CYCLE
!Enlaces normales
Enlaces(i,j)=5
Enlaces(j,i)=5
END DO
END DO
!Se añaden los enlaces de hidrógeno
DO i=1,Num
!Sólo los H
IF (Mol(i)%z /= 1) CYCLE
DO j=1,Num
!Todos los X unidos a H
IF (Enlaces(i,j) /= 5) CYCLE
IF ((Mol(j)%z /= 7) .AND. (Mol(j)%z /= 8) .AND. &
(Mol(j)%z /= 9) .AND. (Mol(j)%z /=15) .AND. &
(Mol(j)%z /=16) .AND. (Mol(j)%z /=17)) CYCLE
DO k=1,Num
!Todos los Y no unidos a H
IF (Enlaces(i,k) /= 0) CYCLE
IF ((k == i) .OR. (k == j)) CYCLE
IF ((Mol(k)%z /= 7) .AND. (Mol(k)%z /= 8) .AND. &
(Mol(k)%z /= 9) .AND. (Mol(k)%z /=15) .AND. &
(Mol(k)%z /=16) .AND. (Mol(k)%z /=17)) CYCLE
Dist=FactH*(RadiosVdW(Mol(i)%z)+RadiosVdW(Mol(k)%z))
Ang=Angulo(Mol(j)%pos(:),Mol(i)%pos(:),Mol(k)%pos(:))
IF ((Dists(i,k) > Dist) .OR. (Ang <= LimAngH)) CYCLE
!Enlaces de hidrógeno
Enlaces(i,k)=4
Enlaces(k,i)=4
END DO
END DO
END DO
!Se detectan posibles fragmentos y se añaden los enlaces
Frag(:)=0
DO i=1,Num
DO j=1,i-1
IF (Enlaces(i,j) == 5) THEN
IF ((Frag(i) > Frag(j)) .OR. (Frag(i) == 0)) THEN
WHERE (Frag(1:i) == Frag(i)) Frag(1:i)=Frag(j)
ELSE IF (Frag(i) < Frag(j)) THEN
WHERE (Frag(1:i) == Frag(j)) Frag(1:i)=Frag(i)
END IF
END IF
END DO
IF (Frag(i) == 0) Frag(i)=MAXVAL(Frag(:))+1
END DO
At1=0
At2=0
DO i=1,MAXVAL(Frag(:))
DO j=i+1,MAXVAL(Frag(:))
!Mínima distancia entre cada dos fragmentos
Dist=100.0D0
DO k=1,Num
IF (Frag(k) /= i) CYCLE
DO l=1,Num
IF (Frag(l) /= j) CYCLE
IF (Dists(k,l) < Dist) THEN
Dist=Dists(k,l)
At1=k
At2=l
END IF
END DO
END DO
!Enlaces interfragmento
Enlaces(At1,At2)=3
Enlaces(At2,At1)=3
Dist=MAX(FactFrag*Dist,LimFrag)
DO k=1,Num
IF (Frag(k) /= i) CYCLE
DO l=1,Num
IF (Frag(l) /= j) CYCLE
IF (Dists(k,l) > Dist) CYCLE
IF (Enlaces(k,l) == 0) THEN
!Enlaces auxiliares interfragmento
Enlaces(k,l)=2
Enlaces(l,k)=2
END IF
END DO
END DO
END DO
END DO
!Se cuentan los ángulos y diedros
UTmp=NuevaUnidad()
OPEN(UTmp,STATUS='SCRATCH',ACTION='READWRITE')
m=0
n=0
DO i=1,Num
DO j=i+1,Num
DO k=1,Num
IF ((k == i) .OR. (k == j)) CYCLE
IF (Enlaces(k,i) < 3) CYCLE
DO l=1,Num
IF ((l == i) .OR. (l == j) .OR. (l == k)) CYCLE
IF (Enlaces(l,j) < 3) CYCLE
IF (Enlaces(l,k) < 3) CYCLE
IF ((Angulo(Mol(i)%pos,Mol(k)%pos,Mol(l)%pos) > LimAng) .OR. &
(Angulo(Mol(k)%pos,Mol(l)%pos,Mol(j)%pos) > LimAng)) CYCLE
n=n+1
WRITE(UTmp,*) 2
WRITE(UTmp,*) i,k,l,j
END DO
IF (Enlaces(k,j) < 3) CYCLE
m=m+1
WRITE(UTmp,*) 1
WRITE(UTmp,*) i,k,j
END DO
END DO
END DO
!Se asignan todas las coordenadas
i=COUNT(Enlaces(:,:) /= 0)/2
IF (ALLOCATED(DefCoord)) DEALLOCATE(DefCoord)
ALLOCATE(DefCoord(6+i+m+n,4))
DefCoord(:,:)=0
DefCoord(1,4)=1
DefCoord(2,4)=2
DefCoord(3,4)=3
DefCoord(4,3)=1
DefCoord(5,3)=2
DefCoord(6,3)=3
k=7
!Enlaces
DO i=1,Num
DO j=i+1,Num
IF (Enlaces(i,j) == 0) CYCLE
DefCoord(k,1:2)=(/i,j/)
k=k+1
END DO
END DO
REWIND(UTmp)
!Ángulos
DO i=1,m+n
READ(UTmp,*) j
IF (j == 1) THEN
READ(UTmp,*) DefCoord(k,1:3)
k=k+1
ELSE
READ(UTmp,*)
END IF
END DO
REWIND(UTmp)
!Diedros
DO i=1,m+n
READ(UTmp,*) j
IF (j == 2) THEN
READ(UTmp,*) DefCoord(k,1:4)
k=k+1
ELSE
READ(UTmp,*)
END IF
END DO
CLOSE(UTmp)
DEALLOCATE(Dists,Enlaces,Frag)
END SUBROUTINE CoordenadasInternas
!-------------------------------------------------------------------------------
! Convierte las coordenadas cartesianas a coordenadas internas
! También crea las matrices de conversion para el gradiente y la hessiana
! V. Bakken, T. Helgaker; J. Chem. Phys. 117 (2002) 9160-9174 (corregido)
!-------------------------------------------------------------------------------
! Coord: Coordenadas cartesianas
! Deriv: Orden de derivadas a calcular
! Num1: Número de coordenadas internas
! Num2: Número de coordenadas cartesianas
! Vec1-Vec4,Vec13,Vec23: Vectores auxiliares
! Dist1,Dist2,Dist3: Distancias auxiliares
! Cos1,Cos2: Cosenos auxiliares
! Sen1,Sen2: Senos auxiliares (a veces al cuadrado)
! Uni: Matriz unidad 3x3
! Aux1 - Aux8: Matrices auxiliares 3x3
! Preci: Precisión para comparar con 1
! MatB,MatAux: Matrices auxiliares para la inversión
! Diag: Valores singulares de B
! a,b,c,d,a1,a2,...,d1,d2: Variables auxiliares
! i,j,k,l Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE ConvertirCoordenadas(Coord,Deriv)
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:), INTENT(IN) :: Coord
INTEGER, INTENT(IN) :: Deriv
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: MatB,MatAux
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: Diag
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3,3) :: Aux1,Aux2,Aux3,Aux4,Aux5,Aux6,Aux7,Aux8, &
Uni
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(3) :: Vec1,Vec2,Vec3,Vec4,Vec13,Vec23
DOUBLE PRECISION :: Dist1,Dist2,Dist3,Cos1,Cos2,Sen1,Sen2
DOUBLE PRECISION, PARAMETER :: Preci=1.0D0-1.0D-4
INTEGER :: Num1,Num2,i,j,k,l,a,b,c,d,a1,a2,b1,b2,c1,c2,d1,d2
Num1=SIZE(DefCoord,1)
Num2=SIZE(Coord,1)
IF (ALLOCATED(MatrizB)) DEALLOCATE(MatrizB)
IF (ALLOCATED(InvB)) DEALLOCATE(InvB)
IF (ALLOCATED(Der)) DEALLOCATE(Der)
ALLOCATE(MatrizB(Num1,Num2),InvB(Num2,Num1),Der(Num1,Num2,Num2))
MatrizB(:,:)=0.0D0
Der(:,:,:)=0.0D0
Uni(:,:)=0.0D0
DO i=1,3
Uni(i,i)=1.0D0
END DO
!Se calculan las coordenadas internas
! y sus primeras derivadas (matriz B)
! y sus segundas derivadas (matriz B'=Der)
DO i=1,Num1
a=DefCoord(i,1); a1=3*a-2; a2=3*a
b=DefCoord(i,2); b1=3*b-2; b2=3*b
c=DefCoord(i,3); c1=3*c-2; c2=3*c
d=DefCoord(i,4); d1=3*d-2; d2=3*d
IF (a == 0) THEN
IF (d /= 0) THEN
!Traslación (centro geométrico, funciona mejor que el centro de masas)
Geometria(i)=0.0D0
DO j=1,SIZE(Coord,1),3
Geometria(i)=Geometria(i)+Coord(j+d-1)
MatrizB(i,j+d-1)=1.0D0
END DO
Geometria(i)=Geometria(i)*3.0D0/Num2
MatrizB(i,:)=MatrizB(i,:)*3.0D0/Num2
!Geometria(i)=Geometria(i)*3.0D0/SUM(Masa(:)*Masa(:))
!MatrizB(i,:)=MatrizB(i,:)*3.0D0/SUM(Masa(:)*Masa(:))
ELSE IF (c /= 0) THEN
!Rotación (alrededor del centro geometrico)
k=MOD(c,3)+1
l=MOD(c+1,3)+1
Vec1(:)=0.0D0
DO j=1,SIZE(Coord,1),3
Vec1(k)=Vec1(k)+Coord(j+k-1)
Vec1(l)=Vec1(l)+Coord(j+l-1)
END DO
Vec1(:)=Vec1(:)*3.0D0/Num2
DO j=1,SIZE(Coord,1),3
Vec2(k)=Coord(j+k-1)-Vec1(k)
Vec2(l)=Coord(j+l-1)-Vec1(l)
Vec2(c)=Vec2(k)**2+Vec2(l)**2
IF (Vec2(c) > 1.0D-4) THEN
MatrizB(i,j+k-1)=Vec2(l)/Vec2(c)
MatrizB(i,j+l-1)=-Vec2(k)/Vec2(c)
IF (Deriv > 1) THEN
Der(i,j+k-1,j+k-1)=-2.0D0*Vec2(k)*Vec2(l)/(Vec2(c)**2)
Der(i,j+l-1,j+l-1)=2.0D0*Vec2(k)*Vec2(l)/(Vec2(c)**2)
Der(i,j+k-1,j+l-1)=(Vec2(k)**2-Vec2(l)**2)/(Vec2(c)**2)
Der(i,j+l-1,j+k-1)=Der(i,j+k-1,j+l-1)
END IF
END IF
END DO
Geometria(i)=0.0D0
!MatrizB(i,:)=MatrizB(i,:)*3.0D0/Num2
!Der(i,:,:)=Der(i,:,:)*3.0D0/Num2
!MatrizB(i,:)=MatrizB(i,:)*(1.0D0-3.0D0/Num2-1.0D0)
!Der(i,:,:)=Der(i,:,:)*(1.0D0-3.0D0/Num2-1.0D0)
ELSE
!Coordenadas cartesianas ponderadas
Geometria(i)=Coord(i)*Masa(i)
MatrizB(i,i)=Masa(i)
END IF
ELSE IF (a < 0) THEN
!Combinación lineal de coordenadas internas
a=-a
Geometria(i)=0.0D0
MatrizB(i,:)=0.0D0
IF (Deriv > 1) Der(i,:,:)=0.0D0
DO j=1,SIZE(Combinacion,2)
Geometria(i)=Geometria(i)+Combinacion(a,j)*Geometria(j)
MatrizB(i,:)=MatrizB(i,:)+Combinacion(a,j)*MatrizB(j,:)
IF (Deriv > 1) Der(i,:,:)=Der(i,:,:)+Combinacion(a,j)*Der(j,:,:)
END DO
ELSE IF (b == 0) THEN
!Coordenadas cartesianas de un átomo
Geometria(i)=Coord(a1+d-1)
MatrizB(i,a1+d-1)=1.0D0
ELSE IF (c == 0) THEN
!Conversión de distancias
Dist1=Distancia(Coord(a1:a2),Coord(b1:b2))
Geometria(i)=Dist1
!Primeras derivadas de las distancias
Vec1(:)=(Coord(a1:a2)-Coord(b1:b2))/Dist1
MatrizB(i,a1:a2)=Vec1(:)
MatrizB(i,b1:b2)=-Vec1(:)
!Segundas derivadas de las distancias
IF (Deriv > 1) THEN
Aux1(:,:)=-(ProductoTens(Vec1(:),Vec1(:))-Uni(:,:))/Dist1
Der(i,a1:a2,a1:a2)=Aux1(:,:)
Der(i,b1:b2,b1:b2)=Aux1(:,:)
Der(i,a1:a2,b1:b2)=-Aux1(:,:)
Der(i,b1:b2,a1:a2)=-Aux1(:,:)
END IF
ELSE IF (d == 0) THEN
!Conversión de ángulos
Geometria(i)=Angulo(Coord(a1:a2),Coord(b1:b2),Coord(c1:c2))
!Primeras derivadas de los ángulos
Vec1(:)=Coord(a1:a2)-Coord(b1:b2)
Dist1=SQRT(DOT_PRODUCT(Vec1(:),Vec1(:)))
Vec1(:)=Vec1(:)/Dist1
Vec2(:)=Coord(c1:c2)-Coord(b1:b2)
Dist2=SQRT(DOT_PRODUCT(Vec2(:),Vec2(:)))
Vec2(:)=Vec2(:)/Dist2
IF (ABS(DOT_PRODUCT(Vec1(:),Vec2(:))) < Preci) THEN
Vec3(:)=ProductoVect(Vec1(:),Vec2(:))
ELSE
Vec3(:)=(/1.0D0,-1.0D0,1.0D0/)
Dist3=SQRT(3.0D0)
IF ((ABS(DOT_PRODUCT(Vec1(:),Vec3(:)))/Dist3 < Preci) .AND. &
(ABS(DOT_PRODUCT(Vec2(:),Vec3(:)))/Dist3 < Preci)) THEN
Vec3(:)=ProductoVect(Vec1(:),Vec3(:))
ELSE
Vec3(:)=(/-1.0D0,1.0D0,1.0D0/)
Vec3(:)=ProductoVect(Vec1(:),Vec3(:))
END IF
END IF
Dist3=SQRT(DOT_PRODUCT(Vec3(:),Vec3(:)))
Vec3(:)=Vec3(:)/Dist3
Vec13(:)=ProductoVect(Vec1(:),Vec3(:))/Dist1
Vec23(:)=ProductoVect(Vec3(:),Vec2(:))/Dist2
MatrizB(i,a1:a2)=Vec13(:)
MatrizB(i,b1:b2)=-Vec13(:)-Vec23(:)
MatrizB(i,c1:c2)=Vec23(:)
!Segundas derivadas de los ángulos
IF (Deriv > 1) THEN
Cos1=DOT_PRODUCT(Vec1(:),Vec2(:))
Sen1=SQRT(1.0D0-Cos1*Cos1)
Aux1(:,:)=(ProductoTens(Vec1(:),Vec2(:))+ProductoTens(Vec2(:),Vec1(:))-&
3.0D0*Cos1*ProductoTens(Vec1(:),Vec1(:))+Cos1*Uni(:,:))/ &
(Dist1*Dist1*Sen1)
Aux2(:,:)=(ProductoTens(Vec2(:),Vec1(:))+ProductoTens(Vec1(:),Vec2(:))-&
3.0D0*Cos1*ProductoTens(Vec2(:),Vec2(:))+Cos1*Uni(:,:))/ &
(Dist2*Dist2*Sen1)
Aux3(:,:)=(ProductoTens(Vec1(:),Vec1(:))+ProductoTens(Vec2(:),Vec2(:))-&
Cos1*ProductoTens(Vec1(:),Vec2(:))-Uni(:,:))/ &
(Dist1*Dist2*Sen1)
Aux4(:,:)=(ProductoTens(Vec2(:),Vec2(:))+ProductoTens(Vec1(:),Vec1(:))-&
Cos1*ProductoTens(Vec2(:),Vec1(:))-Uni(:,:))/ &
(Dist1*Dist2*Sen1)
Cos1=Cos1/Sen1
Der(i,a1:a2,a1:a2)=Aux1(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,a1:a2),MatrizB(i,a1:a2))
Der(i,b1:b2,b1:b2)=Aux1(:,:)+Aux2(:,:)+Aux3(:,:)+Aux4(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,b1:b2),MatrizB(i,b1:b2))
Der(i,c1:c2,c1:c2)=Aux2(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,c1:c2),MatrizB(i,c1:c2))
Der(i,a1:a2,b1:b2)=-Aux1(:,:)-Aux3(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,a1:a2),MatrizB(i,b1:b2))
Der(i,a1:a2,c1:c2)=Aux3(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,a1:a2),MatrizB(i,c1:c2))
Der(i,b1:b2,c1:c2)=-Aux2(:,:)-Aux3(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,b1:b2),MatrizB(i,c1:c2))
Der(i,b1:b2,a1:a2)=-Aux1(:,:)-Aux4(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,b1:b2),MatrizB(i,a1:a2))
Der(i,c1:c2,a1:a2)=Aux4(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,c1:c2),MatrizB(i,a1:a2))
Der(i,c1:c2,b1:b2)=-Aux2(:,:)-Aux4(:,:)- &
Cos1*ProductoTens(MatrizB(i,c1:c2),MatrizB(i,b1:b2))
END IF
ELSE
!Conversión de diedros
Geometria(i)=Diedro(Coord(a1:a2),Coord(b1:b2),Coord(c1:c2),Coord(d1:d2))
!Primeras derivadas de los diedros
Vec1(:)=Coord(a1:a2)-Coord(b1:b2)
Dist1=SQRT(DOT_PRODUCT(Vec1(:),Vec1(:)))
Vec1(:)=Vec1(:)/Dist1
Vec2(:)=Coord(d1:d2)-Coord(c1:c2)
Dist2=SQRT(DOT_PRODUCT(Vec2(:),Vec2(:)))
Vec2(:)=Vec2(:)/Dist2
Vec3(:)=Coord(c1:c2)-Coord(b1:b2)
Dist3=SQRT(DOT_PRODUCT(Vec3(:),Vec3(:)))
Vec3(:)=Vec3(:)/Dist3
Cos1=DOT_PRODUCT(Vec1(:),Vec3(:))
Cos2=-DOT_PRODUCT(Vec2(:),Vec3(:))
Sen1=1.0D0-Cos1*Cos1
Sen2=1.0D0-Cos2*Cos2
Vec13(:)=ProductoVect(Vec1(:),Vec3(:))/Sen1
Vec23(:)=ProductoVect(Vec2(:),Vec3(:))/Sen2
MatrizB(i,a1:a2)=Vec13(:)/Dist1
!Error en el signo --------------------------v
!MatrizB(i,b1:b2)=-Vec13(:)/Dist1+(Cos1*Vec13(:)-Cos2*Vec23(:))/Dist3
!MatrizB(i,c1:c2)=Vec23(:)/Dist2-(Cos1*Vec13(:)-Cos2*Vec23(:))/Dist3
MatrizB(i,b1:b2)=-Vec13(:)/Dist1+(Cos1*Vec13(:)+Cos2*Vec23(:))/Dist3
MatrizB(i,c1:c2)=Vec23(:)/Dist2-(Cos1*Vec13(:)+Cos2*Vec23(:))/Dist3
MatrizB(i,d1:d2)=-Vec23(:)/Dist2
!Segundas derivadas de los diedros
IF (Deriv > 1) THEN
Vec13(:)=ProductoVect(Vec1(:),Vec3(:))
Vec23(:)=ProductoVect(Vec2(:),Vec3(:))
Vec4(:)=Cos1*Vec3(:)-Vec1(:)
Aux1(:,:)=ProductoTens(Vec13(:),Vec4(:))+ProductoTens(Vec4(:),Vec13(:))
Aux1(:,:)=Aux1(:,:)/(Dist1*Dist1*Sen1*Sen1)
!Vec4(:)=Cos2*Vec3(:)-Vec2(:)
Vec4(:)=Cos2*Vec3(:)+Vec2(:)
Aux2(:,:)=ProductoTens(Vec23(:),Vec4(:))+ProductoTens(Vec4(:),Vec23(:))
Aux2(:,:)=Aux2(:,:)/(Dist2*Dist2*Sen2*Sen2)
Vec4(:)=Vec3(:)-2.0D0*Cos1*Vec1(:)+Cos1*Cos1*Vec3(:)
Aux3(:,:)=ProductoTens(Vec13(:),Vec4(:))+ProductoTens(Vec4(:),Vec13(:))
Aux3(:,:)=Aux3(:,:)/(2.0D0*Dist1*Dist3*Sen1*Sen1)
Vec4(:)=Vec3(:)+2.0D0*Cos2*Vec2(:)+Cos2*Cos2*Vec3(:)
Aux4(:,:)=ProductoTens(Vec23(:),Vec4(:))+ProductoTens(Vec4(:),Vec23(:))
Aux4(:,:)=Aux4(:,:)/(2.0D0*Dist2*Dist3*Sen2*Sen2)
Vec4(:)=Vec1(:)+Cos1*Cos1*Vec1(:)-3.0D0*Cos1*Vec3(:)+ &
Cos1*Cos1*Cos1*Vec3(:)
Aux5(:,:)=ProductoTens(Vec13(:),Vec4(:))+ProductoTens(Vec4(:),Vec13(:))
Aux5(:,:)=Aux5(:,:)/(2.0D0*Dist3*Dist3*Sen1*Sen1)
Vec4(:)=Vec2(:)+Cos2*Cos2*Vec2(:)+3.0D0*Cos2*Vec3(:)- &
Cos2*Cos2*Cos2*Vec3(:)
Aux6(:,:)=ProductoTens(Vec23(:),Vec4(:))+ProductoTens(Vec4(:),Vec23(:))
Aux6(:,:)=Aux6(:,:)/(2.0D0*Dist3*Dist3*Sen2*Sen2)
!Vec4(:)=(Cos1*Vec3(:)-Vec1(:))/(Dist1*Dist3*SQRT(Sen1))
Vec4(:)=(Cos1*Vec3(:)-Vec1(:))/(Dist1*Dist3*Sen1)
Aux7(:,:)=0.0D0
Aux7(1,2)=-0.5D0*Vec4(3); Aux7(2,1)=-Aux7(1,2)
Aux7(1,3)= 0.5D0*Vec4(2); Aux7(3,1)=-Aux7(1,3)
Aux7(2,3)=-0.5D0*Vec4(1); Aux7(3,2)=-Aux7(2,3)
!Vec4(:)=(Cos2*Vec3(:)-Vec2(:))/(Dist2*Dist3*SQRT(Sen2))
Vec4(:)=(Cos2*Vec3(:)+Vec2(:))/(Dist2*Dist3*Sen2)
Aux8(:,:)=0.0D0
Aux8(1,2)=-0.5D0*Vec4(3); Aux8(2,1)=-Aux8(1,2)
Aux8(1,3)= 0.5D0*Vec4(2); Aux8(3,1)=-Aux8(1,3)
Aux8(2,3)=-0.5D0*Vec4(1); Aux8(3,2)=-Aux8(2,3)
Der(i,a1:a2,a1:a2)=Aux1(:,:)
Der(i,b1:b2,b1:b2)=Aux1(:,:)-2.0D0*Aux3(:,:)-Aux5(:,:)+Aux6(:,:)
Der(i,c1:c2,c1:c2)=Aux2(:,:)-2.0D0*Aux4(:,:)-Aux5(:,:)+Aux6(:,:)
Der(i,d1:d2,d1:d2)=Aux2(:,:)
Der(i,a1:a2,b1:b2)=-Aux1(:,:)+Aux3(:,:)+Aux7(:,:)
Der(i,a1:a2,c1:c2)=-Aux3(:,:)-Aux7(:,:)
Der(i,b1:b2,c1:c2)=Aux3(:,:)+Aux4(:,:)+ &
Aux5(:,:)-Aux6(:,:)+Aux7(:,:)+Aux8(:,:)
!Der(i,b1:b2,d1:d2)=-Aux4(:,:)+Aux8(:,:)
Der(i,b1:b2,d1:d2)=-Aux4(:,:)-Aux8(:,:)
!Der(i,c1:c2,d1:d2)=-Aux2(:,:)+Aux4(:,:)-Aux8(:,:)
Der(i,c1:c2,d1:d2)=-Aux2(:,:)+Aux4(:,:)+Aux8(:,:)
Der(i,b1:b2,a1:a2)=TRANSPOSE(Der(i,a1:a2,b1:b2))
Der(i,c1:c2,a1:a2)=TRANSPOSE(Der(i,a1:a2,c1:c2))
Der(i,c1:c2,b1:b2)=TRANSPOSE(Der(i,b1:b2,c1:c2))
Der(i,d1:d2,b1:b2)=TRANSPOSE(Der(i,b1:b2,d1:d2))
Der(i,d1:d2,c1:c2)=TRANSPOSE(Der(i,c1:c2,d1:d2))
END IF
END IF
END DO
!Se calcula la matriz pseudoinversa de B
ALLOCATE(MatB(Num1,Num2),MatAux(Num2,Num2),Diag(Num2))
MatB(:,:)=MatrizB(:,:)
CALL Pseudoinversa(MatB(:,:),Diag(:),MatAux(:,:),InvB(:,:))
DEALLOCATE(MatB,MatAux,Diag)
END SUBROUTINE ConvertirCoordenadas
!-------------------------------------------------------------------------------
! Modifica la definición de las coordenadas internas añadiendo o eliminando
! determinadas coordenadas
!-------------------------------------------------------------------------------
! Fich: Fichero que contiene la modificación de coordenadas
! Linea: Línea que se va leyendo
! Signo: Signo inicial de la línea que se lee
! Copia: Copia de la definición de coordenadas modificada
! Aux1,Aux2: Matrices auxiliares para añadir y eliminar coordenadas
! a,b,c,d: Átomos que definen una coordenada
! Rep: Variable para determinar si la coordenada ya existe
! CoordMas: Número de coordenadas a añadir
! CoordMen: Número de coordenadas a eliminar
! CoordCong: Número de coordenadas a congelar
! CoordComb: Número de coordenadas como combinación lineal
! UMas,UMen,UCong,UComb: Unidades auxiliares
! Error: Variable para controlar los errores
! i,j,k: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE ModificarCoordenadas(Fich)
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN) :: Fich
CHARACTER(LEN=LLL) :: Linea
CHARACTER :: Signo
INTEGER, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: Copia,Aux1,Aux2
INTEGER :: Error,a,b,c,d,i,j,k,Rep,CoordMas,CoordMen,CoordCong,CoordComb, &
UMas,UMen,UCong,UComb
!Si se usan coordenadas cartesianas, no se modifican
IF (TipoCoord <= 1) RETURN
UMas=NuevaUnidad()
OPEN(UMas,STATUS='SCRATCH',ACTION='READWRITE')
UMen=NuevaUnidad()
OPEN(UMen,STATUS='SCRATCH',ACTION='READWRITE')
UCong=NuevaUnidad()
OPEN(UCong,STATUS='SCRATCH',ACTION='READWRITE')
UComb=NuevaUnidad()
OPEN(UComb,STATUS='SCRATCH',ACTION='READWRITE')
!Se identifican las coordenadas a añadir o eliminar
CoordMas=0
CoordMen=0
CoordCong=0
CoordComb=0
DO
CALL LeerSiguienteLinea(Fich,Linea,Error)
IF (Error /= 0) EXIT
!Si la línea comienza por '--', se eliminan todas las coordenadas
IF (Linea(1:2) == '--') THEN
DO i=1,SIZE(DefCoord,1)
WRITE(UMen,*) DefCoord(i,:)
END DO
CoordMen=CoordMen+SIZE(DefCoord,1)
CYCLE
END IF
!Si la línea tiene paréntesis se lee una combinación lineal
IF (INDEX(Linea,'(') /= 0) THEN
CALL LeerCombinacion
CYCLE
END IF
!De cada línea, se lee un signo y hasta 4 números
a=0; b=0; c=0; d=0
Signo=Linea(1:1)
IF ((Signo /= '+') .AND. (Signo /= '-') .AND. (Signo /= '*')) &
CALL Mensaje('ModificarCoordenadas',17,.TRUE.)
Linea=ADJUSTL(Linea(2:))
SELECT CASE (Linea(1:1))
!Traslación (X/Y/Z)
CASE ('X')
d=1
CASE ('Y')
d=2
CASE ('Z')
d=3
!Rotación (RX/RY/RZ)
CASE ('R')
SELECT CASE (Linea(2:2))
CASE ('X')
c=1
CASE ('Y')
c=2
CASE ('Z')
c=3
END SELECT
!Cartesianas (CX/CY/CZ a)
CASE ('C')
SELECT CASE (Linea(2:2))
CASE ('X')
d=1
CASE ('Y')
d=2
CASE ('Z')
d=3
END SELECT
Linea=ADJUSTL(Linea(INDEX(Linea,' '):))
IF (TRIM(Linea) /= '') READ(Linea,*) a
!Distancias y ángulos (a b [c [d]])
CASE DEFAULT
IF (TRIM(Linea) /= '') READ(Linea,*) a
Linea=ADJUSTL(Linea(INDEX(Linea,' '):))
IF (TRIM(Linea) /= '') READ(Linea,*) b
Linea=ADJUSTL(Linea(INDEX(Linea,' '):))
IF (TRIM(Linea) /= '') READ(Linea,*) c
Linea=ADJUSTL(Linea(INDEX(Linea,' '):))
IF (TRIM(Linea) /= '') READ(Linea,*) d
IF ((a == 0) .OR. (b == 0)) CALL Mensaje('ModificarCoordenadas',17,.TRUE.)
IF (3*MAX(a,b,c,d) > SIZE(Masa,1)) &
CALL Mensaje('ModificarCoordenadas',18,.TRUE.)
!Se colocan los números en el orden adecuado
IF (c == 0) THEN
IF (b < a) CALL Intercambiar(a,b)
ELSE IF (d == 0) THEN
IF (c < a) CALL Intercambiar(a,c)
ELSE IF (d < a) THEN
CALL Intercambiar(a,d)
CALL Intercambiar(b,c)
END IF
END SELECT
!Se comprueba si la coordenada ya existe
Rep=0
DO i=1,SIZE(DefCoord,1)
IF ((a == DefCoord(i,1)) .AND. (b == DefCoord(i,2)) .AND. &
(c == DefCoord(i,3)) .AND. (d == DefCoord(i,4))) THEN
Rep=1
EXIT
END IF
END DO
!Se almacena la coordenada para añadir o eliminar según corresponda
IF (Signo == '+') THEN
WRITE(UMas,*) a,b,c,d
CoordMas=CoordMas+1
END IF
IF ((Signo == '-') .AND. (Rep == 1)) THEN
WRITE(UMen,*) a,b,c,d
CoordMen=CoordMen+1
END IF
IF (Signo == '*') THEN
WRITE(UCong,*) a,b,c,d
WRITE(UMas,*) a,b,c,d
CoordCong=CoordCong+1
CoordMas=CoordMas+1
END IF
END DO
!Se leen las coordenadas a añadir
ALLOCATE(Aux1(CoordMas,4))
REWIND(UMas)
DO i=1,CoordMas
READ(UMas,*) Aux1(i,:)
END DO
CLOSE(UMas)
!Se leen las coordenadas a eliminar, sin repetir
ALLOCATE(Aux2(CoordMen,4))
REWIND(UMen)
k=1
DO i=1,CoordMen
READ(UMen,*) Aux2(k,:)
Rep=0
DO j=1,k-1
IF ((Aux2(k,1) == Aux2(j,1)) .AND. (Aux2(k,2) == Aux2(j,2)) .AND. &
(Aux2(k,3) == Aux2(j,3)) .AND. (Aux2(k,4) == Aux2(j,4))) THEN
Rep=1
EXIT
END IF
END DO
IF (Rep == 0) k=k+1
END DO
CLOSE(UMen)
CoordMen=k-1
!Se crea una copia de la definición de coordenadas y se modifica
ALLOCATE(Copia(SIZE(DefCoord,1)+CoordMas-CoordMen+CoordComb,4))
!Se copian las coordenadas, excepto las que hay que eliminar
k=1
DO i=1,SIZE(DefCoord,1)
Rep=0
DO j=1,CoordMen
IF ((Aux2(j,1) == DefCoord(i,1)) .AND. (Aux2(j,2) == DefCoord(i,2)) .AND.&
(Aux2(j,3) == DefCoord(i,3)) .AND. (Aux2(j,4) == DefCoord(i,4))) THEN
Rep=1
EXIT
END IF
END DO
IF (Rep == 1) CYCLE
Copia(k,:)=DefCoord(i,:)
k=k+1
END DO
!Se añaden las coordenadas que no existen ya
DO i=1,CoordMas
Rep=0
DO j=1,k-1
IF ((Aux1(i,1) == Copia(j,1)) .AND. (Aux1(i,2) == Copia(j,2)) .AND. &
(Aux1(i,3) == Copia(j,3)) .AND. (Aux1(i,4) == Copia(j,4))) THEN
Rep=1
EXIT
END IF
END DO
IF (Rep == 1) CYCLE
Copia(k,:)=Aux1(i,:)
k=k+1
END DO
!Se sustituye la matriz DefCoord por la modificada
DEALLOCATE(DefCoord,Geometria,Cong)
ALLOCATE(DefCoord(k-1,4),Geometria(k-1),Cong(k-1))
DefCoord(:,:)=Copia(1:k-1,:)
DEALLOCATE(Copia,Aux1,Aux2)
!Se leen las coordenadas congeladas
Cong=0
REWIND(UCong)
DO i=1,CoordCong
READ(UCong,*) a,b,c,d
DO j=1,SIZE(DefCoord,1)
IF ((a == DefCoord(j,1)) .AND. (b == DefCoord(j,2)) .AND. &
(c == DefCoord(j,3)) .AND. (d == DefCoord(j,4))) THEN
Cong(j) = 1
EXIT
END IF
END DO
END DO
CLOSE(UCong)
!Se leen los factores de las combinaciones
k=k-1-CoordComb
IF (ALLOCATED(Combinacion)) DEALLOCATE(Combinacion)
ALLOCATE(Combinacion(CoordComb,k))
REWIND(UComb)
Combinacion(:,:)=0.0D0
DO i=1,CoordComb
DO
READ(UComb,*,IOSTAT=Error) a,b,c,d
IF (Error /= 0) EXIT
DO j=1,SIZE(DefCoord,1)
IF ((a == DefCoord(j,1)) .AND. (b == DefCoord(j,2)) .AND. &
(c == DefCoord(j,3)) .AND. (d == DefCoord(j,4))) THEN
READ(UComb,*) Combinacion(i,j)
EXIT
END IF
END DO
END DO
END DO
CLOSE(UComb)
CONTAINS
!Subrutina que procesa una combinación lineal de coordenadas
!Lin: Línea que se va procesando
!Factor: Factor de la combinación lineal
!Num1,Num2: Posiciones de los paréntesis
SUBROUTINE LeerCombinacion
CHARACTER(LEN=LLL) :: Lin
DOUBLE PRECISION :: Factor
INTEGER :: Num1,Num2
!Lee el signo
Signo=Linea(1:1)
IF ((Signo /= '+') .AND. (Signo /= '*')) &
CALL Mensaje('ModificarCoordenadas',17,.TRUE.)
Linea=ADJUSTL(Linea(2:))
Num1=INDEX(Linea,'(')
Num2=INDEX(Linea,')')
DO WHILE ((Num1 > 0) .AND. (Num2 > 2))
!Lee el factor de la combinación lineal
Lin=Linea(:Num1-1)
READ(Lin,*) Factor
!Lee la coordenada de la combinación
Lin=Linea(Num1+1:Num2-1)
DO i=1,LEN(Lin)
IF (Lin(i:i) == '-') Lin(i:i)=' '
END DO
a=0; b=0; c=0; d=0
IF (TRIM(Lin) /= '') READ(Lin,*) a
Lin=ADJUSTL(Lin(INDEX(Lin,' '):))
IF (TRIM(Lin) /= '') READ(Lin,*) b
Lin=ADJUSTL(Lin(INDEX(Lin,' '):))
IF (TRIM(Lin) /= '') READ(Lin,*) c
Lin=ADJUSTL(Lin(INDEX(Lin,' '):))
IF (TRIM(Lin) /= '') READ(Lin,*) d
IF (3*MAX(a,b,c,d) > SIZE(Masa,1)) &
CALL Mensaje('ModificarCoordenadas',18,.TRUE.)
IF (c == 0) THEN
IF (b < a) CALL Intercambiar(a,b)
ELSE IF (d == 0) THEN
IF (c < a) CALL Intercambiar(a,c)
ELSE IF (d < a) THEN
CALL Intercambiar(a,d)
CALL Intercambiar(b,c)
END IF
!Añade la coordenada
WRITE(UMas,*) a,b,c,d
CoordMas=CoordMas+1
Linea=TRIM(Linea(Num2+1:))
!Añade la combinación
WRITE(UComb,*) a,b,c,d
WRITE(UComb,*) Factor
Num1=INDEX(Linea,'(')
Num2=INDEX(Linea,')')
END DO
WRITE(UComb,*) '----'
!Se añade la combinación
!"a" es el número de la combinación en negativo
!"c" es -1 si la última coordenada es un ángulo o diedro
CoordMas=CoordMas+1
CoordComb=CoordComb+1
a=-CoordComb
IF (c /= 0) c=-1
WRITE(UMas,*) a,0,c,0
IF (Signo == '*') THEN
CoordCong=CoordCong+1
WRITE(UCong,*) a,0,c,0
END IF
END SUBROUTINE LeerCombinacion
END SUBROUTINE ModificarCoordenadas
!-------------------------------------------------------------------------------
! Convierte el gradiente y la hessiana de coordenadas cartesianas a coordenadas
! de trabajo, o viceversa
!-------------------------------------------------------------------------------
! Tipo: -1 -> a cartesianas, 1 -> de cartesianas
! Grad: Gradiente en coordenadas cartesianas
! Hess: Hessiana en coordenadas cartesianas
! MatK: Matriz K para la conversión de la hessiana
! Num: Número de coordenadas cartesianas
! i,j: Contadores
!-------------------------------------------------------------------------------
SUBROUTINE ConvertirGradHess(Tipo,Grad,Hess)
USE Utilidades
IMPLICIT NONE
INTEGER, INTENT(IN) :: Tipo
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:), INTENT(INOUT), OPTIONAL :: Grad
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT), OPTIONAL :: Hess
DOUBLE PRECISION, DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: MatK
INTEGER :: Num,i,j
IF (PRESENT(Grad)) THEN
SELECT CASE (Tipo)
CASE (-1)
!Convierte el gradiente de las coordenadas de trabajo a cartesianas
Grad(:)=MATMUL(TRANSPOSE(MatrizB(:,:)),Gradiente(:))
CASE (1)
!Convierte el gradiente de coordenadas cartesianas a las de trabajo
IF (ALLOCATED(Gradiente)) DEALLOCATE(Gradiente)