V Coloquio de Simulaciones Computacionales en Ciencias

El Centro de Nanociencias y Nanotecnologí de la UNAM te invita a

V COLOQUIO DE SIMULACIONES
COMPUTACIONALES EN CIENCIAS

in memoriam

Profesor Donald H. Galván

unam nacion

 

Agradecimientos: Proyecto grupal DGAPA-PAPIIT IG200320

El Laboratorio Virtual de Modelación de Materiales del Centro de Nanociencias y Nanotecnología-UNAM, invita al V Coloquio de Simulaciones Computacionales en Ciencias, el cual se realizará de manera VIRTUAL del 08 al 12 de Agosto del 2022.
 
Contaremos con una serie de pláticas de invitados nacionales e internacionales que colaboraron con el Prof. Galván 

Acceso al evento via ZOOM
Inscríbase en la fecha y horario que más le convengan:
https://unam.zoom.us/webinar/register/WN_CqkrcRh0SZCrgKvmR5tyCg

PROGRAMA

Sesión 1 - Miércoles 10 de agosto

– Fernando Rojas Íñiguez – Director Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM.

Platica 1

– Leonel Cota Araiza – Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM

Resumen

E0.

Estabilidad de modelos triangulares de dicalcogenuros dopados con metales de transición como catalizadores modelo.

– José I. Paez Ornelas – Centro de Nanociencias y Nanotecnología

Resumen

El estudio de dicalcogenuros de metales de transición fue una de las líneas teórica más activas del Dr. Homero Galván. Este trabajo es la propuesta presentada por el como mi codirector de tesis. En este trabajo se presentan modelos triangulares de MoS2 generados a partir de las direcciones de bajo índice. Dos sistemas con terminaciones S emergen como los modelos de mayor estabilidad. Para ambos sistemas se presenta una análisis termodinámico de primeros principios para determinar la viabilidad de su existencia en una distribución completa de tamaños. Se presentan las restricciones energéticas asociadas a los procesos de adsorción y difusión de Ru, Rh y Pd. Se presenta también un análisis de estabilidad para la incorporación de ad-átomos en centro, borde y punta bajo condiciones variadas de potencial químico. Finalmente, imágenes de potencial electrostático son empleadas para elucidar las regiones de mayor distribución de carga asociadas con potenciales sitios reactivos.

Trabajando con el Dr. Donald H. Galván

– Roberto Núñez González – Universidad de Sonora.

Resumen

E0.

Comentarios sobre mi amistad con el Dr. Homero Galván

– Héctor Pérez de Tejada – Instituto de Geofísica, UNAM

Resumen

E0.

El Laboratorio de Nanociencias y Nanotecnologia de la Facultad de Ciencias Físico Matemática de la UANL

– Eduardo Pérez Tijerina, Mitchel Abraham Ruiz – Universidad Autónoma de Nuevo León.

Resumen

E0.

Energy bands of 1H MoS2 over reduced graphene oxide

– Dr. Sergio Fuentes Moyado – Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM

Resumen

E0.

Conferencias - Jueves 11 de agosto

Computational Design of materials at the nanoscale

 

– Pawel Hawrylak  – University of Ottawa

Abstract

 We review our recent work on designing materials at the nanoscale addressing some of the challenges in information and communication, lighting and energy technologies. These include semiconductor nanocrystals, synthetic quantum systems hosting macroscopic quantum states, graphene quantum dots for carbononics and quantum circuits based on electron spin and valley in 2D materials.

Recuerdos Fragmentados de una Herencia Científica

  Alvaro Posada Amarillas – Universidad de Sonora

Resumen

E0.

Dr. Donald Homero Galván: El maestro, el guía y muy querido amigo

– Joel Antúnez García – Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM.

Resumen

E0.

Dinámica molecular en el estudio de nanoestructuras

– Sergio Javier Mejía Rosales – Universidad Autónoma de Nuevo León

Resumen

El entendimiento de los principios que gobiernan la estructura y dinámica de materiales requiere de conocimiento a escala microscópica de los mecanismos de interacción y de las condiciones en que el sistema se encuentra. Esto es en principio posible por medio del uso de métodos basados en mecánica cuántica, pero en la práctica este camino se topa con dificultades técnicas difíciles de librar. Una alternativa es el uso de simulaciones clásicas en las que las interacciones pueden estar descritas en base a una combinación de metodologías cuánticas y resultados experimentales. En esta charla discutiremos algunas de estas ideas, y expondremos una serie de ejemplos en los que se implementa el algoritmo de dinámica molecular para el estudio de propiedades dinámicas, térmicas y mecánicas de distintos nanomateriales.

Transfiriendo conocimiento y experiencias: Dr. Donald Homero Galván, vínculo de la ciencia
experimental y uso de supercómputo

– Diana Barraza – Universidad de Durango

Resumen

Un estimadísimo amigo, Dr. Donald Homero Galván, representa no sólo un ejemplo como científico, sino quien elevó el sentir humano al convivir de manera humilde y alegre, compartiendo sus ideas sobre su percepción de la ciencia, estableciendo el significado de la lealtad, paciencia, así como tolerancia hacia las diferentes formas de concebir el desarrollo personal y académico, logró crear un vínculo bien establecido entre experimento y simulación. La línea de aprendizaje para que las técnicas de simulación puedan ser llevadas a la formación de recursos humanos en las ciencias duras, precisan que investigadores jóvenes tengan la oportunidad de adquirir los conocimientos y experiencia de investigadores consolidados con un amplio sentido de compartir y transferir los principios aplicados en el campo de la simulación de materiales y nanomateriales. El desarrollo de nuevos materiales ha impactado en el avance tecnológico y con ello la economía de las naciones. Sin embargo, la obtención de un producto tangible requiere de laboratorios de primer nivel con técnicas de síntesis y caracterización que pueden superar los costos a escalas inaccesibles para la mayoría de los investigadores en nuestro país, si es que sólo nos referimos a la producción del material. La ciencia previa que permite inferir las propiedades de interés y mejoras en tal material y sus aplicaciones puede ser respaldada a través de herramientas de simulación, más allá, el uso de supercómputo, lo cual expande las bases del conocimiento en el desarrollo de nuevos fármacos, sistemas multiferroicos, así como remoción de contaminantes y generación de energías alternativas entre otros. Los campos que se mencionan no son exclusivos de la investigación, pero son algunos que han permitido formar lazos entre lo nacional y lo internacional, la ciencia de frontera y la ciencia modesta, físicos y químicos, el experimento y la simulación.

 

– Memorias del Personal del CNyN – Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM 

 

Interacción teoría y Experimento. La contribución de Donald Galván

– Miguel José Yacamán – Northern Arizona University 

Resumen

E0.

Conferencias - Viernes 12 de agosto

Density functional theory to probe hydrogen diffusion on, into and in magnesium

– Marina Shelyapina – Saint Petersburg State University

Resumen

Hydrogen is an energy carrier that can become a sustainable solution for alternative energy with zero greenhouse gas emissions. Hydrogen storage is a key point for hydrogen energy. Metals provide access for safe, controlled and reversible storage and release of hydrogen. Magnesium, due to its high hydrogen storage capacity, high natural abundance, low cost and non-toxicity, is one of the most attractive hydrogen storage materials. The efficiency of magnesium as a hydrogen accumulator is limited by its slow hydrogen sorption kinetics and the high stability of its MgH2 hydride. Many efforts have been made to overcome these drawbacks. At the microscopic level, the absorption of hydrogen by metal is a complex multi-stage process that cannot be followed experimentally. Theoretical studies help clarify this process and focus experimental efforts on the development of new efficient Mg-based materials for hydrogen storage. This lecture provides a review of the results obtained within the framework of the density functional theory approach to studying interactions of hydrogen with magnesium surfaces, diffusion of hydrogen on Mg surfaces, inside and in Mg bulk, as well as phase transformations caused by hydrogen in MgHx, and hydrogen desorption from MgH2 surfaces.

Simulation vs understanding: A tension, and not just in our profession 

– Roald Hoffmann – Cornell University

Abstract

At times it feels like there is a wave, crashing down on us, and not just
in our field, quantum chemistry. The wave is driven by information technology; its
arms are machine learning, neural networks, and artificial intelligence. Soon
quantum computers are going to bring us exact numerical solutions to equations
which we have been struggling to solve. But those numbers — now hard-won, soon
easy to get — will provide close to zero understanding. To justify this provocative
statement, we need to define understanding, a jewel of human thought for
centuries. The ability to form explanations, to teach a student, play an important
part of the definition.
In this lecture, based on three essays with Jean-Paul Malrieu, we will move
from the words, and philosophical ideas around them, to the practical way in which
simulation interacts with experiment today. I will describe the feeling of being
beaten by computers, not just in playing chess or go, but in the process of
searching for a new chemical structure, The tension between simulation and
understanding is there, of course, not only in chemistry – I will give examples of
from economics, commerce, and “big data.” There are deep moral implications of
AI and IT for all of us. No solutions at the end, just a recognition of the problem,
and a plea to stay human. Chemistry’s streak of creation provides in that conjoined
future a passage to art and to perceiving, as Jean-Paul and I argue, the sacred in
science.

Mis inicios en cálculos ab initio

Armando Reyes Serrato Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM

Resumen

Presentaré resultados de algunos trabajos de investigación de estructura electrónica y propiedades de materiales, que fueron obtenidos en colaboración con el Dr. Donald Homero Galván Martínez. Hablaré primero de como terminé en el área de Cómputo Científico apoyado por el Dr. Galván, siendo que mi proyecto de tesis doctoral inicial pertenecía completamente al área experimental. Comentaré sobre la idea inicial del Laboratorio Virtual de Materiales, misma que finalmente culmina con la creación del Departamento de Modelación de Nanomateriales del Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAM. Finalmente describiré el actual enfoque del Laboratorio Virtual para el análisis de
los Materiales Cuánticos Topológicos.

Lo que fue, lo que es, lo que será. Amistad, cooperación, recuerdos.

–Vitalii Petranovskii – Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM

Resumen

Nuestro triste derecho a recordar para siempre a quienes han estado con nosotros todos estos años y cuya existencia fue parte de la cotidianidad, tan natural como respirar, como el aire. Al interactuar con los demás, buscamos la comprensión, sin la cual es triste vivir, y con la cual nuestro ser se vuelve hermoso. Tendemos a buscar no solo el conocimiento experto, sino también la calidad humana en nuestro interlocutor y colaborador. Homero se distinguía por una característica que hacía que trabajar con él fuera un gran placer: cuando discutía las características de la formación de un enlace químico en una estructura, veía un átomo bien definido detrás de cada línea de una ecuación abstracta; su capa de electrones; la simetría de sus electrones constituyentes; los conocía "de vista", y tenía en cuenta las peculiaridades de sus caracteres; distribución de estos electrones; y pudo explicar sus ideas con claridad. Y también formular claramente la tarea del algoritmo computacional de un programa de computadora, y luego convertir números secos en una historia animada y fácilmente comprensible sobre el comportamiento de electrones, átomos, iones, cúmulos. Sobre las nanopartículas que construyen el mundo que nos rodea.

Density-Functional Theory of Aqueous Systems From the Dimer to the Thermodynamic Limit:
Lessons from a Many-Body Formalism

–Etienne I. Palos – University of California, San Diego.

Resumen

Given its anomalous physical properties and its importance to life, water is one of the most studied molecules. From a modeling perspective, there is growing interest in developing a purely predictive framework that enables the description of water and therefore aqueous-phase chemistry. However, developing such a framework is challenging due to (i) the interplay between many-body (MB) interactions and the spatial arrangement of the hydrogen-bond network that defines the structure of liquid water, and (ii) the computational cost of quantum chemical methods capable of accurately describing MB interactions. Recently, we developed a general framework for the derivation of many-body potential energy functions (MB PEFs) from arbitrary levels of theory; including density-functional theories (DFT) and post-Hartree-Fock wave-function theories. Due to the 30-year history of Kohn-Sham DFT modeling of water, with no density functional approximation (DFA) shown to reproduce the physical properties of water from the gas to the condensed phase, we paid close attention to Density Functional Theory (DFT)-based data-driven MB PEFs for water, described as MB-DFT. We learned that the interplay between density-driven and functional-driven errors can hinder the transferability of accuracy from Kohn-Sham DFT to the data-driven MB-DFT models, with respect to the gas phase. This is particularly apparent in semi-local functionals that have high delocalization and self-interaction error.

Subsequently, through the definition of a density-corrected many-body formalism, we demonstrated that the accuracy of density functional theory (DFT) for water can be improved significantly. Building upon these studies, we investigate here systematic errors in semi-local DFT models, and their implications for accurate representations of water, through a many-body analysis. Our analyses show that DC-SCAN effectively predicts the gas phase energetics of water at coupled-cluster accuracy, and that this acquired accuracy is preserved in MB-SCAN(DC) for water.

Finally, we apply our framework to DeepMind 21 (DM21), a deep-learned functional that effectively reproduces the piecewise linear behavior of the exact energy functional as a function of fractional charge. Beyond analyzing neutral, protonated and deprotonated water clusters using DM21, we present the MB-DM21 PEF and perform many-body molecular dynamics simulations, demonstrating DM21 lacks predictive capabilities in reproducing the properties of liquid water and aqueous systems. While this talk is centered on water, we believe that our findings unveil fundamental relations between the shortcomings of DFT and implications for accurate descriptions of molecular interactions in N-body systems, representing progress toward a unified framework for condensed phase simulations.

“Homero Galvan: el entrañable amigo y compañero de trabajo”

– Miguel Avalos Borja – Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica, A.C. 

Resumen

E

Familia del Prof. Galván

 

Cierre LVMM

INVITADOS

Northern Arizona University

University of Ottawa

Cornell University

Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM

Instituto Potosino de Investigación Científica

Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM

Universidad Autónoma de Nuevo León

Saint-Petersburg State University

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