• approximate QM/MM interactions
• polarizable model multiscale QM/MMPol
• modelli multiscala polarizzabili QM/MMPol
• approssimazioni delle interazioni QM/MM

Il calcolo dei termini di accoppiamento tra la parte quantistica (QM) e quella classica dell'ambiente (MM) rappresentano i colli di bottiglia computazionale per modelli multiscala polarizzabili (QM/MMPol), soprattutto per quel che riguarda il calcolo delle derivate analitiche dell'energia. In questo lavoro di tesi, è stata derivata ed implementata una strategia per accelerare il calcolo di tali interazioni che introduce un'approssimazione per calcolare l'accoppiamento QM/MM, che prende il nome di ESPF (ElectroStatic Potential Fitting). La strategia ESPF è stata applicata a campi di forza polarizzabili che comprendono sia multipoli distribuiti (fino al quadrupolo) che dipoli indotti. Tutti i termini necessari al calcolo dell'energia a livello Hartree-Fock o Density Functional Theory sono stati implementati, e sono state derivate le espressioni per le forze. Vari test numerici confermano che l'approssimazione ESPF è accurata ed efficiente.

The calculation of the coupling terms between the quantum part (QM) and the classical part of the environment (MM) are the computational bottlenecks for polarizable multiscale models (QM/MMPol), mostly for the calculation of the analytical derivatives of energy. In this thesis, a strategy to accelerate the calculation of these terms of interactions QM/MM has been derived and implemented, it is called electrostatic potential fitting (ESPF). The ESPF strategy has been applied to polarizable force fields that include both distributed multipoles (up to quadrupole) and induced dipoles. All the terms necessary to calculate energy at the Hartree-Fock or Density Functional Theory level have been implemented, and expressions for forces have been derived. Various numerical tests confirm that the ESPF approximation is accurate and efficient.