~albertog/siesta/efield-2.5-jjunquera

Zmatrix optimization enhancements. Sign change in MM stress.
* Added constant-volume optimization option to the Zmatrix code.

* Broyden option for Zmatrix optimization.

* The zmatrix optimization code for the "variable cell" case has been
partially fixed. It now fails to work only if some of the coordinates
of an atom specifed in "cartesian" form are variables (i.e., allowed
to relax) and others are not.

For example:

cartesian  
...
     1  0.3 0.4 0.5    1 0 1
...

will fail as the second coordinate is not allowed to relax.

     1 0.4 0.2 -0.7    0 0 0         OK
     1 0.4 0.2 -0.7    1 1 1         OK


* New file cell_broyden_optim.F implements "cell-only" optimizations.

This feature is enabled by setting the symbol

MD.RelaxCellOnly 

to .true..

Only the cell parameters are relaxed (by the Broyden method).  The
atomic coordinates are re-scaled to the new cell, keeping the
fractional coordinates constant. For Zmatrix calculations, the
fractional position of the first atom in each molecule is kept fixed,
and no attempt is made to rescale the bond distances or angles.

* Removal of intra-molecular pressure

If the symbol

MD.RemoveIntramolecularPressure

is set to .true., the contribution to the stress coming from the
internal degrees of freedom of the molecules will be subtracted.  This
is done in an approximate manner, using the virial form of the stress,
and assumming that the "mean force" over the coordinates of the
molecule represents the "inter-molecular" stress. The correction term
was already computed in earlier versions ("Pmol"). The correction is
now computed molecule-by-molecule if the Zmatrix format is used.

NOTE: The reported "Molecular Pressure" might change slightly from
previous versions as the "current" and not the "next iteration" coordinates
are used for the computation of the virial term.


If the intra-molecular stress is removed, the corrected static and
total stresses are printed in addition to the uncorrected items.

The corrected Voigt form is also printed.

(New test ch4 to exemplify this feature)


* Correction of the sign of the stress in molecularmechanics.F90

For MM potentials, attractive interactions are represented by
*positive* C coefficients in the MM.Potentials block. Then the
MM energy is negative, as it should be. However, the sign of
the stress was wrong in the original implementation. Now (also
printed as MM-Stress) it should come out as a positive contribution
(negative pressure), forcing the cell to contract.

(Updated graphite_full test)


* New Utils/MM_Examples directory.

An example of the use of MM potentials to introduce van der Waals
interactions in an approximate manner (for the artificial example
of fcc He).

* Additional enthalpy-analog output.

The enthalpy is computed in two ways: as the "target enthalpy" using
the target pressure, and as the "real" enthalpy using the trace of the
current stress tensor as an estimation of the pressure. Ideally, both
values should be identical at convergence, but the "target enthalpy"
might have significant errors coming from the tolerances.


* NEW STRUCTURE OUTPUT FILES:

OUT.UCELL.ZMATRIX

It contains the structural information in fdf form, with
blocks for unit-cell vectors and for Zmatrix coordinates. The
Zmatrix block is in a ``canonical'' form with the following
characteristics:

1. No symbolic variables or constants are used.
2. The position coordinates of the first atom in each molecule
   are absolute cartesian coordinates.
3. Any coordinates in ``cartesian'' blocks are also absolute cartesians.
4. There is no provision for output of constraints.
5. The units used are those initially specified by the user, and are
   noted also in fdf form.

Note that the geometry reported is the last one for which forces and
stresses were computed.

NEXT_ITER.UCELL.ZMATRIX

In the same format but with a possibly updated geometry.

Label.STRUCT_NEXT_ITER.

Structure in crystallographic format (same as Label.STRUCT_OUT) for a
possibly updated geometry.

(Call performed in siesta_write_positions, which is called after the
structure has moved after the application of forces/stress.)


* New .make file for Hreidar at ETH Zurich.