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Accès ouvert déclaré 2025 article

Mass-zero constrained molecular dynamics for electrostatic interactions

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3Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : ch, in, us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Optimal exploitation of supercomputing resources for the evaluation of electrostatic forces remains a challenge in molecular dynamics simulations of very large systems. The most efficient methods are currently based on particle-mesh Ewald sums and achieve semi-logarithmic scaling in the number of particles. These methods solve the problem in reciprocal space, requiring extensive use of fast Fourier transforms. While highly efficient in many contexts, FFTs may encounter scalability challenges at very large processor counts due to their communication requirements. To mitigate these problems, the development and scalable coding of real-space approaches to solve the Poisson equation on a grid is an active field of research. In this work, we introduce a novel real-space approach that provides some advantages over alternatives. Our method exploits an extended Lagrangian in which the values of the field at the grid points are treated as auxiliary variables of zero inertia and the discretized Poisson equation is enforced as a dynamical constraint. The solution of the constraints leads to a linear system-different from those appearing in other real-space approaches-that can be efficiently solved via state-of-the-art iterative methods. The method inherits the numerical scaling of the adopted iterative solver, e.g., linear with a multigrid approach, but converges with fewer cycles. We analyze this approach considering realistic simulations of molten NaCl that validate its ability to reproduce structural and transport properties. Using this non-trivial benchmark, we demonstrate linear scaling and illustrate some features of our algorithm.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Mass-zero constrained molecular dynamics for electrostatic interactions
Date Crossref
01/12/2025
Éditeur
AIP Publishing
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • École Polytechnique Fédérale de Lausanne Centre Européen de Calcul Atomique et Moléculaire (CECAM) pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Indian Institute of Science Education and Research Mohali pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Illinois Chicago pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • University of Chicago Department of Chemistry pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • Indian Institute for Science Education and Research 3 pays non établi dans la notice
    Structure de recherche

Centre Européen de Calcul Atomique et Moléculaire (CECAM) — École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Indian Institute of Science Education and Research Mohali et University of Illinois Chicago, avec 2 autres affiliations.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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