Line data    Source code

       1             : !--------------------------------------------------------------------------------------------------!
       2             : !   CP2K: A general program to perform molecular dynamics simulations                              !
       3             : !   Copyright 2000-2024 CP2K developers group <https://cp2k.org>                                   !
       4             : !                                                                                                  !
       5             : !   SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later                                                      !
       6             : !--------------------------------------------------------------------------------------------------!
       7             : 
       8             : ! **************************************************************************************************
       9             : !> \brief Types needed for a for a Harris model calculation
      10             : !> \par History
      11             : !>       2024.07 created
      12             : !> \author JGH
      13             : ! **************************************************************************************************
      14             : MODULE qs_harris_types
      15             :    USE atomic_kind_types,               ONLY: atomic_kind_type,&
      16             :                                               get_atomic_kind_set
      17             :    USE basis_set_types,                 ONLY: get_gto_basis_set,&
      18             :                                               gto_basis_set_type
      19             :    USE distribution_1d_types,           ONLY: distribution_1d_type
      20             :    USE kinds,                           ONLY: default_string_length,&
      21             :                                               dp
      22             :    USE pw_types,                        ONLY: pw_r3d_rs_type
      23             :    USE qs_kind_types,                   ONLY: get_qs_kind,&
      24             :                                               qs_kind_type
      25             : #include "./base/base_uses.f90"
      26             : 
      27             :    IMPLICIT NONE
      28             : 
      29             :    PRIVATE
      30             : 
      31             :    CHARACTER(len=*), PARAMETER, PRIVATE :: moduleN = 'qs_harris_types'
      32             : 
      33             : ! *****************************************************************************
      34             :    TYPE rho_vec_type
      35             :       REAL(KIND=dp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:, :)       :: rvecs
      36             :    END TYPE rho_vec_type
      37             : 
      38             :    TYPE harris_rhoin_type
      39             :       CHARACTER(LEN=default_string_length)             :: basis_type = "NDef"
      40             :       TYPE(rho_vec_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:, :) :: rhovec
      41             :       TYPE(rho_vec_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:, :) :: intvec
      42             :       INTEGER                                          :: nspin = 0
      43             :       INTEGER                                          :: nbas = 0
      44             :       INTEGER, ALLOCATABLE, DIMENSION(:, :)            :: basptr
      45             :       LOGICAL                                          :: frozen = .FALSE.
      46             :    END TYPE harris_rhoin_type
      47             : 
      48             :    TYPE harris_energy_type
      49             :       REAL(KIND=dp)                                    :: eharris = 0.0_dp
      50             :       REAL(KIND=dp)                                    :: eband = 0.0_dp
      51             :       REAL(KIND=dp)                                    :: exc_correction = 0.0_dp
      52             :       REAL(KIND=dp)                                    :: eh_correction = 0.0_dp
      53             :       REAL(KIND=dp)                                    :: ewald_correction = 0.0_dp
      54             :       REAL(KIND=dp)                                    :: dispersion = 0.0_dp
      55             :    END TYPE harris_energy_type
      56             : 
      57             : ! *****************************************************************************
      58             : !> \brief Contains information on the Harris method
      59             : !> \par History
      60             : !>       07.2024 created
      61             : !> \author JGH
      62             : ! *****************************************************************************
      63             :    TYPE harris_type
      64             :       INTEGER                                          :: energy_functional = 0
      65             :       INTEGER                                          :: density_source = 0
      66             :       INTEGER                                          :: orbital_basis = 0
      67             :       !
      68             :       TYPE(harris_energy_type)                         :: energy
      69             :       !
      70             :       TYPE(harris_rhoin_type)                          :: rhoin
      71             :       !
      72             :       TYPE(pw_r3d_rs_type)                             :: vh_rspace = pw_r3d_rs_type()
      73             :       TYPE(pw_r3d_rs_type), DIMENSION(:), POINTER      :: vxc_rspace => Null()
      74             : 
      75             :       !
      76             :       LOGICAL                                          :: debug_forces = .FALSE.
      77             :       LOGICAL                                          :: debug_stress = .FALSE.
      78             :    END TYPE harris_type
      79             : ! **************************************************************************************************
      80             : 
      81             :    PUBLIC :: harris_type, harris_energy_type, harris_env_release, &
      82             :              harris_print_energy, harris_rhoin_type, harris_rhoin_init
      83             : 
      84             : ! **************************************************************************************************
      85             : 
      86             : CONTAINS
      87             : 
      88             : ! **************************************************************************************************
      89             : 
      90             : ! **************************************************************************************************
      91             : !> \brief ...
      92             : !> \param iounit ...
      93             : !> \param energy ...
      94             : ! **************************************************************************************************
      95          30 :    SUBROUTINE harris_print_energy(iounit, energy)
      96             :       INTEGER, INTENT(IN)                                :: iounit
      97             :       TYPE(harris_energy_type)                           :: energy
      98             : 
      99          30 :       IF (iounit > 0) THEN
     100          15 :          WRITE (UNIT=iounit, FMT="(/,(T2,A))") "HARRIS MODEL ENERGY INFORMATION"
     101             :          WRITE (UNIT=iounit, FMT="((T3,A,T56,F25.14))") &
     102          15 :             "Harris model energy:                           ", energy%eharris, &
     103          15 :             "Band energy:                                   ", energy%eband, &
     104          15 :             "Hartree correction energy:                     ", energy%eh_correction, &
     105          15 :             "XC correction energy:                          ", energy%exc_correction, &
     106          15 :             "Ewald sum correction energy:                   ", energy%ewald_correction, &
     107          30 :             "Dispersion energy (pair potential):            ", energy%dispersion
     108             :       END IF
     109             : 
     110          30 :    END SUBROUTINE harris_print_energy
     111             : 
     112             : ! **************************************************************************************************
     113             : !> \brief ...
     114             : !> \param rhoin ...
     115             : !> \param basis_type ...
     116             : !> \param qs_kind_set ...
     117             : !> \param atomic_kind_set ...
     118             : !> \param local_particles ...
     119             : !> \param nspin ...
     120             : ! **************************************************************************************************
     121           6 :    SUBROUTINE harris_rhoin_init(rhoin, basis_type, qs_kind_set, atomic_kind_set, &
     122             :                                 local_particles, nspin)
     123             :       TYPE(harris_rhoin_type)                            :: rhoin
     124             :       CHARACTER(LEN=*)                                   :: basis_type
     125             :       TYPE(qs_kind_type), DIMENSION(:), POINTER          :: qs_kind_set
     126             :       TYPE(atomic_kind_type), DIMENSION(:), POINTER      :: atomic_kind_set
     127             :       TYPE(distribution_1d_type), POINTER                :: local_particles
     128             :       INTEGER, INTENT(IN)                                :: nspin
     129             : 
     130             :       INTEGER                                            :: iatom, ikind, iptr, ispin, natom, nkind, &
     131             :                                                             nparticle_local, nsgf
     132           6 :       INTEGER, ALLOCATABLE, DIMENSION(:)                 :: atom_of_kind, kind_of, nbasf
     133             :       TYPE(gto_basis_set_type), POINTER                  :: basis_set
     134             :       TYPE(qs_kind_type), POINTER                        :: qs_kind
     135             : 
     136           6 :       CALL harris_rhoin_release(rhoin)
     137             : 
     138           6 :       rhoin%basis_type = basis_type
     139           6 :       rhoin%nspin = nspin
     140             : 
     141             :       CALL get_atomic_kind_set(atomic_kind_set=atomic_kind_set, &
     142           6 :                                atom_of_kind=atom_of_kind, kind_of=kind_of)
     143           6 :       natom = SIZE(atom_of_kind)
     144           6 :       nkind = SIZE(qs_kind_set)
     145             : 
     146          18 :       ALLOCATE (nbasf(nkind))
     147          22 :       DO ikind = 1, nkind
     148          16 :          qs_kind => qs_kind_set(ikind)
     149          16 :          CALL get_qs_kind(qs_kind, basis_set=basis_set, basis_type=basis_type)
     150          16 :          CALL get_gto_basis_set(basis_set, nsgf=nsgf)
     151          22 :          nbasf(ikind) = nsgf
     152             :       END DO
     153             : 
     154          18 :       ALLOCATE (rhoin%basptr(natom, 2))
     155           6 :       iptr = 1
     156          34 :       DO iatom = 1, natom
     157          28 :          ikind = kind_of(iatom)
     158          28 :          rhoin%basptr(iatom, 1) = iptr
     159          28 :          iptr = iptr + nbasf(ikind)
     160          34 :          rhoin%basptr(iatom, 2) = iptr - 1
     161             :       END DO
     162           6 :       rhoin%nbas = iptr - 1
     163             : 
     164          46 :       ALLOCATE (rhoin%rhovec(nkind, nspin))
     165          12 :       DO ispin = 1, nspin
     166          28 :          DO ikind = 1, nkind
     167          16 :             nsgf = nbasf(ikind)
     168          16 :             nparticle_local = local_particles%n_el(ikind)
     169          66 :             ALLOCATE (rhoin%rhovec(ikind, ispin)%rvecs(nsgf, nparticle_local))
     170             :          END DO
     171             :       END DO
     172             : 
     173          40 :       ALLOCATE (rhoin%intvec(nkind, nspin))
     174          12 :       DO ispin = 1, nspin
     175          28 :          DO ikind = 1, nkind
     176          16 :             nsgf = nbasf(ikind)
     177          16 :             nparticle_local = local_particles%n_el(ikind)
     178          66 :             ALLOCATE (rhoin%intvec(ikind, ispin)%rvecs(nsgf, nparticle_local))
     179             :          END DO
     180             :       END DO
     181             : 
     182           6 :       DEALLOCATE (nbasf)
     183             : 
     184          12 :    END SUBROUTINE harris_rhoin_init
     185             : 
     186             : ! **************************************************************************************************
     187             : !> \brief ...
     188             : !> \param harris_env ...
     189             : ! **************************************************************************************************
     190        6686 :    SUBROUTINE harris_env_release(harris_env)
     191             :       TYPE(harris_type), POINTER                         :: harris_env
     192             : 
     193             :       INTEGER                                            :: iab
     194             : 
     195        6686 :       IF (ASSOCIATED(harris_env)) THEN
     196             :          !
     197        6686 :          CALL harris_rhoin_release(harris_env%rhoin)
     198             :          !
     199        6686 :          IF (ASSOCIATED(harris_env%vh_rspace%pw_grid)) THEN
     200           6 :             CALL harris_env%vh_rspace%release()
     201             :          END IF
     202        6686 :          IF (ASSOCIATED(harris_env%vxc_rspace)) THEN
     203          12 :             DO iab = 1, SIZE(harris_env%vxc_rspace)
     204          12 :                CALL harris_env%vxc_rspace(iab)%release()
     205             :             END DO
     206           6 :             DEALLOCATE (harris_env%vxc_rspace)
     207             :          END IF
     208             :          !
     209        6686 :          DEALLOCATE (harris_env)
     210             :       END IF
     211             : 
     212        6686 :       NULLIFY (harris_env)
     213             : 
     214        6686 :    END SUBROUTINE harris_env_release
     215             : 
     216             : ! **************************************************************************************************
     217             : !> \brief ...
     218             : !> \param rhoin ...
     219             : ! **************************************************************************************************
     220        6692 :    SUBROUTINE harris_rhoin_release(rhoin)
     221             :       TYPE(harris_rhoin_type)                            :: rhoin
     222             : 
     223             :       INTEGER                                            :: i, j
     224             : 
     225        6692 :       IF (ALLOCATED(rhoin%rhovec)) THEN
     226          12 :          DO i = 1, SIZE(rhoin%rhovec, 2)
     227          28 :             DO j = 1, SIZE(rhoin%rhovec, 1)
     228          22 :                IF (ALLOCATED(rhoin%rhovec(j, i)%rvecs)) THEN
     229          16 :                   DEALLOCATE (rhoin%rhovec(j, i)%rvecs)
     230             :                END IF
     231             :             END DO
     232             :          END DO
     233          22 :          DEALLOCATE (rhoin%rhovec)
     234             :       END IF
     235        6692 :       IF (ALLOCATED(rhoin%intvec)) THEN
     236          12 :          DO i = 1, SIZE(rhoin%intvec, 2)
     237          28 :             DO j = 1, SIZE(rhoin%intvec, 1)
     238          22 :                IF (ALLOCATED(rhoin%intvec(j, i)%rvecs)) THEN
     239          16 :                   DEALLOCATE (rhoin%intvec(j, i)%rvecs)
     240             :                END IF
     241             :             END DO
     242             :          END DO
     243          22 :          DEALLOCATE (rhoin%intvec)
     244             :       END IF
     245        6692 :       IF (ALLOCATED(rhoin%basptr)) THEN
     246           6 :          DEALLOCATE (rhoin%basptr)
     247             :       END IF
     248        6692 :       rhoin%basis_type = "NDef"
     249        6692 :       rhoin%nspin = 0
     250        6692 :       rhoin%nbas = 0
     251        6692 :       rhoin%frozen = .FALSE.
     252             : 
     253        6692 :    END SUBROUTINE harris_rhoin_release
     254             : 
     255           0 : END MODULE qs_harris_types