Computational efficient automation of conformational sampling

The purpose of this work was to facilitate and speed up the Monte Carlo torsional Sampling performed through electronic structure calculations. The algorithm developed for this purpose, which exploits parallel calculations on high performance clusters, increases the number of structures that can be computationally determined and drastically reduces human effort and dead time. This is expected to be particularly useful when treating larger chemical species, characterized by a large number of non-symmetric rotors. N-decane has been chosen as case study due to the high, but relatively limited, number of conformers and the fact that their total number can be analytically estimated. The geometry selection has been developed in such a way that optical conformers, characterized by the same reactivity, are not distinguished. The simulations showed that using the computational approach developed in this thesis it was possible to obtain an embarrassingly parallel speed-up of the calculations and find all the n-decane conformational isomers.

Questo lavoro si pone l’obiettivo di utilizzare il calcolo di strutture elettroniche automatizzato e in parallelo, ampliando le funzionalità e il livello di parallelizzazione del programma EStokTP, in particolare permettendo di identificare tutte le possibili strutture di una molecola e assicurare una completa analisi conformazionale. Il calcolo in parallelo è fondamentale nel caso di molecole di dimensioni elevate che necessitino di molteplici punti di sampling. La seleziona delle geometrie è avvenuta ignorando gli isomeri ottici, in quanto caratterizzati dalla stessa reattività. E’ stata studiata la molecola dell’n-decano, in quanto, essendo un alcano lineare, è possibile determinarne analiticamente il numero totale di conformeri e le dimensioni della molecola sono tali da richiedere un numero molto elevato di ore di calcolo seriale, di conseguenza solamente con l’utilizzo di una procedura automatizzata e emabrassing parallel è possibile identificare tutti i conformeri della molecola in un tempo ragionevole.