Overdia
Overdia è un codice libero e open source per la definizione di stati elettronici diabatici e la parametrizzazione di Hamiltoniani Linear Vibronic Coupling (LVC) a partire da calcoli Time Dependent-Density Functional Theory. Può essere utilizzato per descrivere le superfici di potenziale di molecole nelle vicinanze di Intersezioni Coniche ma supporta anche modelli LVC generalizzati per la descrizione di dimeri e aggregati molecolari, tenendo in conto stati eccitonici e a trasferimento di carica carica e loro competizione con decadimenti interni delle singole unità monomeriche. Il codice utilizza una strategia di diabatizzazione basata sul principio del massimo overlap. Gli Hamiltoniani così generati possono essere utilizzati per studiare la spettroscopia elettronica nonadiabatica e la dinamica quantistica di processi fotoindotti. Overdia è dunque utile per studiare il comportamento fotofisico di molecole e aggregati molecolari con possibili applicazioni in fotochimica e fotobiologia e/o nello sviluppo di materiali innovativi per il fotovoltaico organico e l’optoelettronica
Overdia è interfacciato con il codice Gaussian per i dati di calcoli di struttura elettronica e genera automaticamente anche i file necessari per calcoli di dinamica quantistica con il codice MCTDH Quantics.
Overdia è stato scritto in Fortran 90 da Fabrizio Santoro (ICCOM-CNR) e James Green (IBB-CNR)
Il manuale della versione 1.0 del codice può essere scaricato qui e include anche una serie di esempi e tutorial
Overdia è free software ed è distribuito in accordo con la GNU General Public License. Viene distribuito insieme ad una serie di utilities per l’analisi delle superfici diabatiche, e l’interfaccia con altri programmi. E’ possibile interfacciare il programma con altri codici di chimica quantistica. Questo è già stato fatto ad esempio per utilizzare dati ottenuti da calcoli RASPT2 con MOLCAS. Gli utenti interessati sono pregati di mettersi in contatto con gli autori.
Per scaricare la versione 1.0 di Overdia pubblicata in data 4 Marzo 2022, è necessario compilare i campi seguenti
Bibliography
Il metodo implementato nel codice per la parametrizzazione di Hamiltoniani LVC standard (dove gli stati di riferimento per la definizione degli stati diabatici sono gli stati adiabatici molecolari ad un adeterminata geometria) è stato presentato in:
Martha Yaghoubi Jouybari, Yanli Liu, Roberto Improta, and Fabrizio Santoro, “Ultrafast dynamics of the two lowest bright excited states of cytosine and 1-methylcytosine: A quantum dynamical study”, Journal of Chemical Theory and Computation 16(9), pp. 5792–5808 (2020).
Il metodo di diabatizzazione basato su frammenti e stati definiti in termini di transizioni orbitaliche dall’utente (anche combinando gli orbitali molecolari), adottato ad esempio per definire stati di eccitazione locale e charge-transfer e definito FrDEX è stato presentato in
James A. Green, Haritha Asha, Fabrizio Santoro, and Roberto Improta, “Excitonic model for strongly coupled multichromophoric systems: The electronic circular dichroism spectra of guanine quadruplexes as test cases”, Journal of Chemical Theory and Computation 17(1), pp. 405–415 (2021)
Infine il metodo per ottenere Hamitlonian LVC a partire da una diabatizzazione su frammenti è stato presentato in:
James A. Green, Martha Yaghoubi Jouybari, Haritha Asha, Fabrizio Santoro, and Roberto Improta, “Fragment diabatization linear vibronic coupling model for quantum dynamics of multichromophoric systems: Population of the charge-transfer state in the photoexcited guanine–cytosine pair”, Journal of Chemical Theory and Computation 17(8), pp. 4660–4674 (2021)
Martha Yaghoubi Jouybari, James A. Green, Roberto Improta, and Fabrizio Santoro, “The ultrafast quantum dynamics of photoexcited adenine–thymine basepair investigated with a fragment-based diabatization and a linear vibronic coupling model”, The Journal of Physical Chemistry A 125(40), pp. 8912–8924 (2021)
Una versione preliminare del codice Overdia è stato utilizzata nel 2018 in
Yanli Liu, Lara Martínez-Fernández, Javier Cerezo, Giacomo Prampolini, Roberto Improta, Fabrizio Santoro, Multistate coupled quantum dynamics of photoexcited cytosine in gas-phase: Nonadiabatic absorption spectrum and ultrafast internal conversions, Chem. Phys. 515, 452-463, 2018