LCOV - code coverage report
Current view: top level - src/62_poisson - m_vcoul.F90 (source / functions) Coverage Total Hit
Test: coverage.info Lines: 60.9 % 700 426
Test Date: 2026-11-09 22:30:52 Functions: 60.7 % 28 17
Branches: 52.5 % 1068 561

             Branch data     Line data    Source code
       1                 :             : !!****m* ABINIT/m_vcoul
       2                 :             : !! NAME
       3                 :             : !!  m_vcoul
       4                 :             : !!
       5                 :             : !! FUNCTION
       6                 :             : !!  This module contains the definition of the vcoul_t as well
       7                 :             : !!  as procedures to calculate the Coulomb interaction in reciprocal space
       8                 :             : !!  taking into account a possible cutoff in real space.
       9                 :             : !!  Procedures to deal with the singularity for q --> 0 are also provided.
      10                 :             : !!
      11                 :             : !! COPYRIGHT
      12                 :             : !! Copyright (C) 1999-2026 ABINIT group (MG, FB)
      13                 :             : !! This file is distributed under the terms of the
      14                 :             : !! GNU General Public License, see ~abinit/COPYING
      15                 :             : !! or http://www.gnu.org/copyleft/gpl.txt .
      16                 :             : !! For the initials of contributors, see ~abinit/doc/developers/contributors.txt .
      17                 :             : !!
      18                 :             : !! SOURCE
      19                 :             : 
      20                 :             : #if defined HAVE_CONFIG_H
      21                 :             : #include "config.h"
      22                 :             : #endif
      23                 :             : 
      24                 :             : #include "abi_common.h"
      25                 :             : 
      26                 :             : module m_vcoul
      27                 :             : 
      28                 :             :  use defs_basis
      29                 :             :  use m_abicore
      30                 :             :  use m_errors
      31                 :             :  use m_xmpi
      32                 :             :  use m_splines
      33                 :             :  use m_sort
      34                 :             : 
      35                 :             :  use m_fstrings,        only : sjoin, itoa
      36                 :             :  use m_special_funcs,   only : abi_derf
      37                 :             :  use m_bessel,          only : calck0
      38                 :             :  use m_io_tools,        only : open_file
      39                 :             :  use m_gwdefs,          only : GW_TOLQ0
      40                 :             :  use m_numeric_tools,   only : arth, geop, imin_loc, llsfit_svd, l2norm, OPERATOR(.x.), quadrature, isdiagmat
      41                 :             :  use m_hide_lapack,     only : matrginv
      42                 :             :  use m_geometry,        only : normv, metric
      43                 :             :  use m_qplusg,          only : cmod_qpg
      44                 :             :  use m_crystal,         only : crystal_t
      45                 :             :  use m_bz_mesh,         only : kmesh_t
      46                 :             :  use m_gsphere,         only : gsphere_t
      47                 :             :  use m_fftcore,         only : get_kg
      48                 :             :  use m_dtfil,           only : isfile
      49                 :             : 
      50                 :             :  ! Cut-off methods modules
      51                 :             :  use m_cutoff_sphere,   only : cutoff_sphere
      52                 :             :  use m_cutoff_slab,     only : cutoff_slab
      53                 :             :  use m_cutoff_cylinder, only : cutoff_cylinder
      54                 :             : 
      55                 :             :  implicit none
      56                 :             : 
      57                 :             :  public :: gw_icutcoul_to_mode
      58                 :             :  public :: carrier_isz
      59                 :             : 
      60                 :             :  private
      61                 :             : !!***
      62                 :             : 
      63                 :             : !!****t* m_vcoul/vcoul_t
      64                 :             : !! NAME
      65                 :             : !!  vcoul_t
      66                 :             : !!
      67                 :             : !! FUNCTION
      68                 :             : !!  This data type contains the square root of the Fourier components of the Coulomb interaction
      69                 :             : !!  calculated taking into account a possible cutoff. It also stores info on the particular geometry
      70                 :             : !!  used for the cutoff as well as quantities required to deal with the Coulomb divergence for q --> 0.
      71                 :             : !!
      72                 :             : !! SOURCE
      73                 :             : 
      74                 :             : type,public :: vcoul_t
      75                 :             : 
      76                 :             :   integer :: ng = -1
      77                 :             :    ! Number of G-vectors
      78                 :             : 
      79                 :             :   integer :: nqibz = -1
      80                 :             :    ! Number of irreducible q-points
      81                 :             : 
      82                 :             :   integer :: nqlwl = -1
      83                 :             :    ! Number of small q-points around Gamma
      84                 :             : 
      85                 :             :   real(dp) :: alpha(3) = -one
      86                 :             :    ! Length of the finite slab
      87                 :             : 
      88                 :             :   real(dp) :: rcut = -one
      89                 :             :    ! Cutoff radius.
      90                 :             : 
      91                 :             :   real(dp) :: i_sz = huge(one)
      92                 :             :    ! Value of the integration of the Coulomb singularity 4\pi/V_BZ \int_BZ d^3q 1/q^2
      93                 :             : 
      94                 :             :   real(dp) :: i_sz_resid = huge(one)
      95                 :             :    ! Residual difference between the i_sz in the sigma self-energy for exchange,
      96                 :             :    ! and the i_sz already present in the generalized Kohn-Sham eigenenergies
      97                 :             :    ! Initialized to the same value as i_sz
      98                 :             : 
      99                 :             :   real(dp) :: hcyl = -one
     100                 :             :    ! Length of the finite cylinder along the periodic dimension
     101                 :             : 
     102                 :             :   real(dp) :: ucvol = -one
     103                 :             :     ! Volume of the unit cell
     104                 :             : 
     105                 :             :   character(len=50) :: mode
     106                 :             :    ! String defining the cutoff mode, possible values are: sphere,cylinder,slab,crystal
     107                 :             : 
     108                 :             :   integer :: pdir(3)
     109                 :             :    ! 1 if the system is periodic along this direction
     110                 :             : 
     111                 :             :   real(dp) :: boxcenter(3) = -1
     112                 :             :    ! 1 if the point in inside the cutoff region 0 otherwise
     113                 :             :    ! Reduced coordinates of the center of the box (input variable)
     114                 :             : 
     115                 :             :   real(dp) :: vcutgeo(3) = huge(one)
     116                 :             :    ! For each reduced direction gives the length of the finite system
     117                 :             :    ! 0 if the system is infinite along this direction.
     118                 :             :    ! negative values indicate that a finite size has to be used.
     119                 :             : 
     120                 :             :   real(dp) :: rprimd(3,3) = zero
     121                 :             :    ! Lattice vectors in real space.
     122                 :             : 
     123                 :             :   real(dp),allocatable :: qibz(:,:)
     124                 :             :    ! (3, nqibz)
     125                 :             :    ! q-points in the IBZ.
     126                 :             : 
     127                 :             :   real(dp),allocatable :: qlwl(:,:)
     128                 :             :    ! (3, nqlwl)
     129                 :             :    ! q-points for the treatment of the Coulomb singularity.
     130                 :             : 
     131                 :             :   complex(gwp),allocatable :: vc_sqrt(:,:)
     132                 :             :    ! (ng, nqibz)
     133                 :             :    ! Square root of the Coulomb interaction in reciprocal space.
     134                 :             :    ! complex-valued to allow for a possible cutoff (Rozzi's method)
     135                 :             : 
     136                 :             :   complex(gwp),allocatable :: vcqlwl_sqrt(:,:)
     137                 :             :    ! (ng, nqlwl)
     138                 :             :    ! Square root of the Coulomb term calculated for small q-points
     139                 :             : 
     140                 :             :   complex(gwp),allocatable :: vc_sqrt_resid(:,:)
     141                 :             :    ! (ng, nqibz)
     142                 :             :    ! Square root of the residual difference between the Coulomb interaction in the sigma self-energy for exchange,
     143                 :             :    ! and the Coulomb interaction already present in the generalized Kohn-Sham eigenenergies (when they come from an hybrid)
     144                 :             :    ! Given in reciprocal space. At the call to vcoul_init, it is simply initialized at the value of vc_sqrt(:,:),
     145                 :             :    ! and only later modified. A cutoff might be applied.
     146                 :             : 
     147                 :             : contains
     148                 :             :    procedure :: init => vcoul_init    ! Main creation method.
     149                 :             :    procedure :: plot => vcoul_plot    ! Plot vc in real and reciprocal space.
     150                 :             :    procedure :: print => vcoul_print  ! Print info on the object.
     151                 :             :    procedure :: free => vcoul_free    ! Free memory
     152                 :             : end type vcoul_t
     153                 :             : !!***
     154                 :             : 
     155                 :             : !!****t* m_vcoul/mc_t
     156                 :             : !! NAME
     157                 :             : !!  mc_t
     158                 :             : !!
     159                 :             : !! FUNCTION
     160                 :             : !! Mimicking the BerkeleyGW technique
     161                 :             : !! A Monte-Carlo sampling of each miniBZ surrounding each (q+G) point.
     162                 :             : !! However:
     163                 :             : !!    - extended to multiple shifts
     164                 :             : !!    - with an adaptative number of MonteCarlo sampling points
     165                 :             : !!
     166                 :             : !! SOURCE
     167                 :             : 
     168                 :             : type, public :: mc_t
     169                 :             : 
     170                 :             :   integer :: nmc_max = -1
     171                 :             : 
     172                 :             :   real(dp) :: q0sph = -one
     173                 :             : 
     174                 :             :   real(dp) :: ucvol = -one
     175                 :             : 
     176                 :             :   real(dp) :: gmet(3,3) = -one
     177                 :             : 
     178                 :             :   real(dp),allocatable :: qran(:,:)
     179                 :             :   ! (3, nmc_max)
     180                 :             : 
     181                 :             : contains
     182                 :             :   procedure :: init => mc_init
     183                 :             :   procedure :: integrate => mc_integrate
     184                 :             :   procedure :: free => mc_free
     185                 :             : end type mc_t
     186                 :             : !!***
     187                 :             : 
     188                 :             : !!****t* m_vcoul/vcgen_t
     189                 :             : !! NAME
     190                 :             : !!  vcgen_t
     191                 :             : !!
     192                 :             : !! FUNCTION
     193                 :             : !!
     194                 :             : !! SOURCE
     195                 :             : 
     196                 :             : type, public :: vcgen_t
     197                 :             : 
     198                 :             :   integer :: nkbz = -1
     199                 :             :    ! Number of k-points in full BZ.
     200                 :             : 
     201                 :             :   integer :: opt_cylinder
     202                 :             : 
     203                 :             :   integer :: opt_slab
     204                 :             : 
     205                 :             :   real(dp) :: alpha(3) = -one
     206                 :             :    ! Lenght of the finite surface.
     207                 :             : 
     208                 :             :   real(dp) :: rcut = -one
     209                 :             :    ! Cutoff radius.
     210                 :             : 
     211                 :             :   real(dp) :: hcyl = -one
     212                 :             :    ! Length of the finite cylinder along the periodic dimension
     213                 :             : 
     214                 :             :   character(len=50) :: mode
     215                 :             :    ! String defining the cutoff mode
     216                 :             : 
     217                 :             :   integer :: pdir(3)
     218                 :             :    ! 1 if the system is periodic along this direction
     219                 :             : 
     220                 :             :   real(dp) :: boxcenter(3) = -1
     221                 :             :    ! 1 if the point in inside the cutoff region 0 otherwise
     222                 :             :    ! Reduced coordinates of the center of the box (input variable)
     223                 :             : 
     224                 :             :   real(dp) :: vcutgeo(3) = huge(one)
     225                 :             :    ! For each reduced direction gives the length of the finite system
     226                 :             :    ! 0 if the system is infinite along this direction.
     227                 :             :    ! negative values indicate that a finite size has to be used.
     228                 :             : 
     229                 :             :   real(dp) :: i_sz = huge(one)
     230                 :             :    ! Value of the integration of the Coulomb singularity 4\pi/V_BZ \int_BZ d^3q 1/q^2
     231                 :             : 
     232                 :             :   type(mc_t) :: mc
     233                 :             :    ! Monte carlo integrator.
     234                 :             : 
     235                 :             : contains
     236                 :             :   procedure :: init => vcgen_init                  ! Initialize the object
     237                 :             :   procedure :: get_vc_sqrt => vcgen_get_vc_sqrt    ! Compute sqrt(vc(q,g))
     238                 :             :   procedure :: free => vcgen_free                  ! Free memory
     239                 :             :   procedure :: print => vcgen_print                ! Print info on the object.
     240                 :             : end type vcgen_t
     241                 :             : !!***
     242                 :             : 
     243                 :             :  ! private stuff
     244                 :             :  real(dp),parameter :: TOLQ0 = 1.d-3
     245                 :             : 
     246                 :             : CONTAINS  !========================================================================================
     247                 :             : !!***
     248                 :             : 
     249                 :             : !!****f* m_vcoul/gw_icutcoul_to_mode
     250                 :             : !! NAME
     251                 :             : !! gw_icutcoul_to_mode
     252                 :             : !!
     253                 :             : !! FUNCTION
     254                 :             : !! Convert gw_icutcoul_to_mode to mode string.
     255                 :             : !!
     256                 :             : !! SOURCE
     257                 :             : 
     258                 :         404 : subroutine gw_icutcoul_to_mode(gw_icutcoul, mode)
     259                 :             : 
     260                 :             : !Arguments ------------------------------------
     261                 :             :  integer,intent(in) :: gw_icutcoul
     262                 :             :  character(len=*),intent(out) :: mode
     263                 :             : ! *************************************************************************
     264                 :             : 
     265         [ +  - ]:         404 :  mode = 'NONE'
     266   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 0) mode = 'SPHERE'
                   +  - ]
     267   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 1) mode = 'CYLINDER'
                   +  - ]
     268   [ -  +  -  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 2) mode = 'SLAB'
                   -  - ]
     269   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 3) mode = 'CRYSTAL'
                   +  - ]
     270   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 4) mode = 'ERF'
                   +  - ]
     271   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 5) mode = 'ERFC'
                   +  - ]
     272   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 6) mode = 'AUXILIARY_FUNCTION'
                   +  - ]
     273   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 7) mode = 'AUX_GB'
                   +  - ]
     274   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 14) mode = 'MINIBZ-ERF'
                   +  - ]
     275   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 15) mode = 'MINIBZ-ERFC'
                   +  - ]
     276   [ +  +  +  -  :         404 :  if (gw_icutcoul == 16) mode = 'MINIBZ'
                   +  - ]
     277                 :             : 
     278         [ +  - ]:         404 : end subroutine gw_icutcoul_to_mode
     279                 :             : !!***
     280                 :             : 
     281                 :             : !!****f* m_vcoul/vcoul_init
     282                 :             : !! NAME
     283                 :             : !! vcoul_init
     284                 :             : !!
     285                 :             : !! FUNCTION
     286                 :             : !! Perform general check and initialize the data type containing information on the cutoff technique
     287                 :             : !! Note %vc_sqrt_resid and %i_sz_resid are simply initialized at the same value as %vc_sqrt and %i_sz
     288                 :             : !!
     289                 :             : !! INPUTS
     290                 :             : !!  Gsph=Info of the G sphere.
     291                 :             : !!  Qmesh=Info on the q-point sampling.
     292                 :             : !!  Kmesh=Info on the k-point sampling.
     293                 :             : !!  rcut=Cutoff radius for the cylinder.
     294                 :             : !!  gw_icutcoul=Option of the cutoff technique.
     295                 :             : !!  vcutgeo(3)= Info on the orientation and extension of the cutoff region.
     296                 :             : !!  ng=Number of G-vectors to be used to describe the Coulomb interaction
     297                 :             : !!  nqlwl=Number of point around Gamma for treatment of long-wavelength limit
     298                 :             : !!  qlwl(3,nqlwl)= The nqlwl "small" q-points
     299                 :             : !!  comm=MPI communicator.
     300                 :             : !!
     301                 :             : !! SOURCE
     302                 :             : 
     303                 :         404 : subroutine vcoul_init(vcp, Gsph, Cryst, Qmesh, Kmesh, rcut, gw_icutcoul, vcutgeo, vc_ecut, ng, nqlwl, qlwl, comm)
     304                 :             : 
     305                 :             : !Arguments ------------------------------------
     306                 :             : !scalars
     307                 :             :  class(vcoul_t),intent(out) :: vcp
     308                 :             :  integer,intent(in) :: ng,nqlwl, gw_icutcoul, comm
     309                 :             :  real(dp),intent(in) :: rcut, vc_ecut
     310                 :             :  type(kmesh_t),target,intent(in) :: Kmesh, Qmesh
     311                 :             :  type(gsphere_t),target,intent(in) :: Gsph
     312                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: Cryst
     313                 :             : !arrays
     314                 :             :  real(dp),intent(in) :: qlwl(3,nqlwl),vcutgeo(3)
     315                 :             : 
     316                 :             : !Local variables-------------------------------
     317                 :             : !scalars
     318                 :             :  integer,parameter :: master=0
     319                 :             :  integer :: nqibz, nqbz, nkbz, iqlwl, iq_ibz, opt_cylinder,my_rank,nprocs, opt_slab
     320                 :             :  real(dp) :: bz_geometry_factor,q0_vol, rcut2
     321                 :             :  character(len=500) :: msg
     322   [ +  +  +  + ]:        5252 :  type(mc_t) :: mc
     323                 :             : !arrays
     324                 :             :  integer :: units(2)
     325                 :         404 :  integer, contiguous, pointer :: gvec(:,:)
     326                 :             :  real(dp) :: a1(3),a2(3),a3(3),b1(3),b2(3),b3(3)
     327                 :         404 :  real(dp),allocatable :: vcoul(:,:),vcoul_lwl(:,:)
     328                 :         404 :  real(dp),contiguous, pointer :: qibz(:,:), qbz(:,:)
     329                 :             : ! *************************************************************************
     330                 :             : 
     331                 :             :  !call wrtout(std_out, "in vcoul_init")
     332                 :         404 :  my_rank = xmpi_comm_rank(comm); nprocs = xmpi_comm_size(comm)
     333         [ +  + ]:        1212 :  units = [std_out, ab_out]
     334                 :             : 
     335                 :         404 :  nqibz = qmesh%nibz; nqbz = qmesh%nbz
     336                 :         404 :  qibz => qmesh%ibz; qbz => qmesh%bz
     337                 :         404 :  nkbz = kmesh%nbz
     338                 :             : 
     339                 :             :  ! Save dimension and other useful quantities in vcp
     340                 :         404 :  vcp%ng        = ng                   ! Number of G-vectors in the Coulomb matrix elements.
     341                 :         404 :  vcp%nqibz     = nqibz                ! Number of irred q-point.
     342                 :         404 :  vcp%nqlwl     = nqlwl                ! Number of small q-directions to deal with singularity and non Analytic behavior.
     343                 :         404 :  vcp%rcut      = rcut                 ! Cutoff radius for cylinder.
     344                 :         404 :  vcp%hcyl      = zero                 ! Length of finite cylinder (Rozzi"s method, default is Beigi).
     345                 :         404 :  vcp%ucvol     = cryst%ucvol          ! Unit cell volume.
     346   [ +  +  +  + ]:        5252 :  vcp%rprimd    = Cryst%rprimd(:,:)    ! Dimensional direct lattice.
     347         [ +  + ]:        1616 :  vcp%boxcenter = zero                 ! Boxcenter at the moment is supposed to be at the origin.
     348         [ +  + ]:        1616 :  vcp%vcutgeo   = vcutgeo(:)           ! Info on the orientation and extension of the cutoff region.
     349                 :             : 
     350                 :         404 :  gvec => Gsph%gvec
     351                 :             : 
     352                 :         404 :  call gw_icutcoul_to_mode(gw_icutcoul, vcp%mode)
     353                 :             : 
     354   [ -  +  +  -  :        1212 :  ABI_MALLOC(vcp%qibz, (3, nqibz))
          +  -  +  -  -  
             +  -  +  -  
                      + ]
     355   [ +  -  +  -  :       11072 :  vcp%qibz = Qmesh%ibz(:,:)
          -  +  -  -  +  
                +  +  + ]
     356   [ -  +  +  -  :        1212 :  ABI_MALLOC(vcp%qlwl, (3, nqlwl))
          +  -  +  -  -  
             +  -  +  -  
                      + ]
     357   [ -  +  +  +  :        2424 :  vcp%qlwl = qlwl(:,:)
                   +  + ]
     358                 :             : 
     359                 :             :  ! ===============================================
     360                 :             :  ! == Calculation of the FT of the Coulomb term ==
     361                 :             :  ! ===============================================
     362                 :             :  a1 = cryst%rprimd(:,1); a2 = cryst%rprimd(:,2); a3 = cryst%rprimd(:,3)
     363                 :             :  b1 = two_pi * cryst%gprimd(:,1); b2 = two_pi * cryst%gprimd(:,2); b3 = two_pi * cryst%gprimd(:,3)
     364                 :             : 
     365   [ -  +  +  -  :        1616 :  ABI_MALLOC(vcoul    , (ng, nqibz))
          -  +  +  -  +  
          -  +  -  -  +  
                   -  + ]
     366   [ -  +  +  -  :        1616 :  ABI_MALLOC(vcoul_lwl, (ng, nqlwl))
          -  +  +  -  +  
          -  +  -  -  +  
                   -  + ]
     367                 :             : 
     368                 :         407 :  select case (trim(vcp%mode))
     369                 :             :  case ('MINIBZ', 'MINIBZ-ERFC', 'MINIBZ-ERF')
     370                 :           3 :    call mc%init(cryst%rprimd, cryst%ucvol, cryst%gprimd, cryst%gmet, kmesh%kptrlatt)
     371                 :             : 
     372                 :           3 :    rcut2 = vcp%rcut**2
     373         [ +  + ]:          12 :    do iq_ibz=1,nqibz
     374                 :          12 :      call mc%integrate(vcp%mode, qibz(:, iq_ibz), ng, gvec, rcut2, nkbz, vcoul(:, iq_ibz), comm)
     375                 :             :    end do
     376                 :             : 
     377                 :             :    ! Treat the limit q --> 0
     378                 :           3 :    vcp%i_sz = vcoul(1, 1)
     379                 :             : 
     380         [ +  + ]:           6 :    do iqlwl=1,nqlwl
     381                 :           6 :      call mc%integrate(vcp%mode, qlwl(:, iqlwl), ng, gvec, rcut2, nkbz, vcoul_lwl(:, iqlwl), comm)
     382                 :             :    end do
     383                 :             : 
     384                 :           3 :    call mc%free()
     385                 :             : 
     386                 :             :  case ('SPHERE')
     387                 :             :    ! A non-positive value of rcut activates the recipe of Spencer & Alavi, PRB 77, 193110 (2008) [[cite:Spencer2008]].
     388         [ +  + ]:          46 :    if (vcp%rcut < tol12) then
     389                 :          10 :      vcp%rcut = (cryst%ucvol * nkbz * 3.d0 / four_pi) ** third
     390                 :          10 :      write(msg,'(2a,2x,f8.4,a)')ch10,' Using calculated rcut: ',vcp%rcut,' to have same volume as the BvK crystal'
     391                 :          10 :      call wrtout(std_out, msg)
     392                 :             :    end if
     393         [ +  + ]:         184 :    vcp%vcutgeo = zero
     394                 :             : 
     395         [ +  + ]:         137 :    do iq_ibz=1,nqibz
     396                 :         137 :      call cutoff_sphere(qibz(:,iq_ibz), ng, gvec, cryst%gmet, vcp%rcut, vcoul(:,iq_ibz))
     397                 :             :    end do
     398                 :             : 
     399                 :             :    ! q-points for optical limit.
     400         [ +  + ]:          92 :    do iqlwl=1,nqlwl
     401                 :          92 :      call cutoff_sphere(qlwl(:,iqlwl), ng, gvec, cryst%gmet, vcp%rcut, vcoul_lwl(:,iqlwl))
     402                 :             :    end do
     403                 :             : 
     404                 :             :    ! Treat the limit q --> 0
     405                 :             :    ! The small cube is approximated by a sphere, while vc(q=0) = 2piR**2.
     406                 :             :    ! if a single q-point is used, the expression for the volume is exact.
     407                 :          46 :    vcp%i_sz = two_pi * vcp%rcut**2
     408                 :             : 
     409                 :             :  case ('CYLINDER')
     410                 :           2 :    call cylinder_setup(cryst, vcp%vcutgeo, vcp%hcyl, vcp%pdir, opt_cylinder)
     411                 :             : 
     412         [ +  + ]:          12 :    do iq_ibz=1,nqibz
     413                 :             :      call cutoff_cylinder(qibz(:,iq_ibz), ng, gvec, vcp%rcut, vcp%hcyl, vcp%pdir,&
     414                 :          12 :                           vcp%boxcenter, Cryst%rprimd, vcoul(:,iq_ibz), opt_cylinder, comm)
     415                 :             :    end do
     416                 :             : 
     417                 :             :    ! q-points for optical limit.
     418         [ +  + ]:           4 :    do iqlwl=1,nqlwl
     419                 :             :      call cutoff_cylinder(qlwl(:,iqlwl), ng, gvec, vcp%rcut, vcp%hcyl, vcp%pdir,&
     420                 :           4 :                           vcp%boxcenter, Cryst%rprimd, vcoul_lwl(:,iqlwl), opt_cylinder, comm)
     421                 :             :    end do
     422                 :             : 
     423                 :             :    ! If Beigi, treat the limit q --> 0.
     424         [ +  + ]:           2 :    if (opt_cylinder == 1) then
     425                 :           1 :      call beigi_cylinder_limit(opt_cylinder, cryst, nqibz, nkbz, vcp%rcut, vcp%hcyl, vcp%boxcenter, vcp%pdir, vcp%i_sz)
     426                 :             :    else
     427                 :             :      ! In Rozzi's method the lim q+G --> 0 is finite.
     428                 :           1 :      vcp%i_sz = vcoul(1,1)
     429                 :             :    end if
     430                 :             : 
     431                 :             :  case ('SLAB')
     432                 :           0 :    call surface_setup(cryst, vcp%vcutgeo, vcp%alpha, vcp%rcut, vcp%pdir, opt_slab)
     433                 :             : 
     434         [ #  # ]:           0 :    do iq_ibz=1,nqibz
     435                 :             :      call cutoff_slab(qibz(:,iq_ibz), ng, gvec, cryst%gprimd, vcp%rcut, &
     436                 :           0 :                       vcp%boxcenter, vcp%pdir, vcp%alpha, vcoul(:,iq_ibz), opt_slab)
     437                 :             :    end do
     438                 :             : 
     439                 :             :    ! q-points for optical limit.
     440         [ #  # ]:           0 :    do iqlwl=1,nqlwl
     441                 :             :      call cutoff_slab(qlwl(:,iq_ibz), ng, gvec, cryst%gprimd, vcp%rcut, &
     442                 :           0 :                       vcp%boxcenter, vcp%pdir, vcp%alpha, vcoul_lwl(:,iqlwl), opt_slab)
     443                 :             :    end do
     444                 :             : 
     445                 :             :    ! If Beigi, treat the limit q --> 0.
     446         [ #  # ]:           0 :    if (opt_slab == 1) then
     447                 :             :      ! Integrate numerically in the plane close to 0
     448                 :             :      call beigi_surface_limit(opt_slab, cryst, nqibz, nkbz, vcp%rcut, vcp%alpha, &
     449                 :           0 :                               vcp%boxcenter, vcp%pdir, vcp%i_sz)
     450                 :             :    else
     451                 :             :      ! In Rozzi's method the lim q+G --> 0 is finite.
     452                 :           0 :      vcp%i_sz=vcoul(1,1)
     453                 :             :    end if
     454                 :             : 
     455                 :             :  case ('CRYSTAL', 'AUXILIARY_FUNCTION', "AUX_GB")
     456         [ +  + ]:        2662 :    do iq_ibz=1,nqibz
     457                 :        2328 :      call cmod_qpg(nqibz, iq_ibz, qibz, ng, gvec, cryst%gprimd, vcoul(:,iq_ibz))
     458                 :             : 
     459         [ +  + ]:        2662 :      if (iq_ibz == 1) then
     460                 :             :        ! The singularity is treated using vcoul_lwl.
     461                 :         334 :        vcoul(1, iq_ibz) = zero
     462         [ +  + ]:       45452 :        vcoul(2:,iq_ibz) = four_pi / vcoul(2:,iq_ibz)**2
     463                 :             :      else
     464         [ +  + ]:      219536 :        vcoul(:,iq_ibz) = four_pi / vcoul(:,iq_ibz)**2
     465                 :             :      end if
     466                 :             :    end do ! iq_ibz
     467                 :             : 
     468                 :             :    ! q-points for optical limit.
     469         [ +  + ]:         668 :    do iqlwl=1,nqlwl
     470                 :         668 :      call cmod_qpg(nqlwl, iqlwl, qlwl, ng, gvec, cryst%gprimd, vcoul_lwl(:,iqlwl))
     471                 :             :    end do
     472   [ +  +  +  + ]:       46120 :    vcoul_lwl = four_pi/vcoul_lwl**2
     473                 :             : 
     474                 :             :    ! Treatment of 1/q^2 singularity
     475                 :             : 
     476         [ +  + ]:         334 :    if (vcp%mode == "CRYSTAL") then
     477                 :             :      ! Analytic integration of 4pi/q^2 over the volume element:
     478                 :             :      ! $4pi/V \int_V d^3q 1/q^2 =4pi bz_geometric_factor V^(-2/3)$
     479                 :             :      ! i_sz=4*pi*bz_geometry_factor*q0_vol**(-two_thirds) where q0_vol= V_BZ/N_k
     480                 :             :      ! bz_geometry_factor: sphere=7.79, fcc=7.44, sc=6.188, bcc=6.946, wz=5.255 (see gwa.pdf, appendix A.4)
     481                 :         117 :      q0_vol = (two_pi) **3 / (nkbz*cryst%ucvol); bz_geometry_factor=zero
     482                 :         117 :      vcp%i_sz = four_pi*7.44*q0_vol**(-two_thirds)
     483                 :             : 
     484         [ +  + ]:         217 :    else if (vcp%mode == "AUXILIARY_FUNCTION") then
     485                 :             :      ! Numerical integration of the exact-exchange divergence through the
     486                 :             :      ! auxiliary function of Carrier et al. PRB 75, 205126 (2007) [[cite:Carrier2007]].
     487                 :         209 :      vcp%i_sz = carrier_isz(cryst, nqbz, qbz, rcut, comm)
     488                 :             : 
     489         [ +  - ]:           8 :    else if (vcp%mode == "AUX_GB") then
     490                 :             :      ! We use the auxiliary function of a Gygi-Baldereschi variant [[cite:Gigy1986]]
     491                 :           8 :      vcp%i_sz = gygi_baldereschi_isz(cryst, nqbz, qbz, vc_ecut, ng, gvec)
     492                 :             : 
     493                 :             :    else
     494                 :           0 :      ABI_ERROR(sjoin("Need treatment of 1/q^2 singularity! for mode", vcp%mode))
     495                 :             :    end if
     496                 :             : 
     497                 :             :  case ('ERF')
     498                 :             :    ! Modified long-range only Coulomb interaction thanks to the error function:
     499                 :             :    ! * Vc = erf(r/rcut)/r
     500                 :             :    ! * The singularity is treated using vcoul_lwl.
     501         [ +  + ]:           4 :    do iq_ibz=1,nqibz
     502                 :           3 :      call cmod_qpg(nqibz, iq_ibz, qibz, ng, gvec, cryst%gprimd, vcoul(:,iq_ibz))
     503                 :             : 
     504                 :             :      ! The Fourier transform of the error function reads
     505         [ +  + ]:           4 :      if (iq_ibz == 1) then
     506                 :           1 :        vcoul(1, iq_ibz) = zero
     507         [ +  + ]:         137 :        vcoul(2:,iq_ibz) = four_pi/(vcoul(2:,iq_ibz)**2) *  EXP( -0.25d0 * (vcp%rcut*vcoul(2:,iq_ibz))**2 )
     508                 :             :      else
     509         [ +  + ]:         276 :        vcoul(:,iq_ibz)  = four_pi/(vcoul(:, iq_ibz)**2) *  EXP( -0.25d0 * (vcp%rcut*vcoul(: ,iq_ibz))**2 )
     510                 :             :      end if
     511                 :             :    end do
     512                 :             : 
     513                 :             :    ! q-points for optical limit.
     514         [ +  + ]:           2 :    do iqlwl=1,nqlwl
     515                 :           2 :      call cmod_qpg(nqlwl, iqlwl, qlwl, ng, gvec, cryst%gprimd, vcoul_lwl(:,iqlwl))
     516                 :             :    end do
     517   [ +  +  +  + ]:         139 :    vcoul_lwl = four_pi/(vcoul_lwl**2) *  EXP( -0.25d0 * (vcp%rcut*vcoul_lwl)**2 )
     518                 :             : 
     519                 :             :    ! === Treat 1/q^2 singularity ===
     520                 :             :    ! * We use the auxiliary function from PRB 75, 205126 (2007) [[cite:Carrier2007]]
     521                 :           1 :    vcp%i_sz = carrier_isz(cryst, nqbz, qbz, rcut, comm)
     522                 :             : 
     523                 :             :  case ('ERFC')
     524                 :             :    ! * Use a modified short-range only Coulomb interaction thanks to the complementary error function:
     525                 :             :    !   $ V_c = [1-erf(r/r_{cut})]/r $
     526                 :             :    ! * The Fourier transform of the error function reads
     527                 :             :    !   vcoul=four_pi/(vcoul**2) * ( 1.d0 - exp( -0.25d0 * (vcp%rcut*vcoul)**2 ) )
     528         [ +  + ]:         143 :    do iq_ibz=1,nqibz
     529                 :         125 :      call cmod_qpg(nqibz, iq_ibz, qibz,ng, gvec, cryst%gprimd, vcoul(:,iq_ibz))
     530                 :             : 
     531         [ +  + ]:         143 :      if (iq_ibz == 1) then
     532                 :          18 :        vcoul(1 ,iq_ibz) = zero
     533         [ +  + ]:        1602 :        vcoul(2:,iq_ibz) = four_pi/(vcoul(2:,iq_ibz)**2) * ( one - EXP( -0.25d0 * (vcp%rcut*vcoul(2:,iq_ibz))**2 ) )
     534                 :             :      else
     535         [ +  + ]:       10446 :        vcoul(:, iq_ibz) = four_pi/(vcoul(:, iq_ibz)**2) * ( one - EXP( -0.25d0 * (vcp%rcut*vcoul(:, iq_ibz))**2 ) )
     536                 :             :      end if
     537                 :             :    end do ! iq_ibz
     538                 :             : 
     539                 :             :    ! q-points for optical limit.
     540         [ +  + ]:          36 :    do iqlwl=1,nqlwl
     541                 :          36 :      call cmod_qpg(nqlwl, iqlwl, qlwl, ng, gvec, cryst%gprimd, vcoul_lwl(:,iqlwl))
     542                 :             :    end do
     543   [ +  +  +  + ]:        1638 :    vcoul_lwl = four_pi/(vcoul_lwl**2) * ( one - EXP( -0.25d0 * (vcp%rcut*vcoul_lwl)**2 ) )
     544                 :             : 
     545                 :             :    ! === Treat 1/q^2 singularity ===
     546                 :             :    ! * There is NO singularity in this case.
     547                 :          18 :    vcp%i_sz = pi * vcp%rcut**2 ! Final result stored here
     548                 :             : 
     549                 :             :  case default
     550   [ +  +  +  -  :         404 :    ABI_BUG(sjoin('Unsupported cutoff mode:', vcp%mode))
             +  +  +  - ]
     551                 :             :  end select
     552                 :             : 
     553                 :             :  !call wrtout(std_out, sjoin("vcp%i_sz", ftoa(vcp%i_sz)))
     554                 :         404 :  vcp%i_sz_resid = vcp%i_sz
     555                 :             : 
     556                 :             :  ! Store final results in complex array as Rozzi's cutoff can give real negative values
     557   [ -  +  +  -  :        1616 :  ABI_MALLOC(vcp%vc_sqrt, (ng, nqibz))
          -  +  +  -  +  
          -  +  -  -  +  
             -  +  -  + ]
     558   [ -  +  +  -  :        1212 :  ABI_MALLOC(vcp%vc_sqrt_resid, (ng, nqibz))
          -  +  +  -  -  
             +  -  +  -  
                      + ]
     559   [ -  +  +  +  :      356380 :  vcp%vc_sqrt = CMPLX(vcoul, zero)
                   +  + ]
     560   [ +  +  +  + ]:      355976 :  vcp%vc_sqrt = SQRT(vcp%vc_sqrt)
     561   [ +  -  +  -  :      356380 :  vcp%vc_sqrt_resid = vcp%vc_sqrt
          -  +  -  -  +  
                +  +  + ]
     562         [ -  + ]:         404 :  ABI_FREE(vcoul)
     563                 :             : 
     564   [ -  +  +  -  :        1616 :  ABI_MALLOC(vcp%vcqlwl_sqrt, (ng, nqlwl))
          -  +  +  -  +  
          -  +  -  -  +  
             -  +  -  + ]
     565   [ -  +  +  +  :      120488 :  vcp%vcqlwl_sqrt = CMPLX(vcoul_lwl, zero)
                   +  + ]
     566   [ +  +  +  + ]:      120084 :  vcp%vcqlwl_sqrt = SQRT(vcp%vcqlwl_sqrt)
     567         [ -  + ]:         404 :  ABI_FREE(vcoul_lwl)
     568                 :             : 
     569                 :         404 :  call vcp%print(units)
     570                 :             :  !call wrtout(std_out, " exiting vcoul_init")
     571                 :             : 
     572   [ +  -  -  + ]:        1212 : end subroutine vcoul_init
     573                 :             : !!***
     574                 :             : 
     575                 :             : 
     576                 :             : !!****f* m_vcoul/cylinder_setup
     577                 :             : !! NAME
     578                 :             : !!  cylinder_setup
     579                 :             : !!
     580                 :             : !! FUNCTION
     581                 :             : !!
     582                 :             : !! SOURCE
     583                 :             : 
     584                 :           2 : subroutine cylinder_setup(cryst, vcutgeo, hcyl, pdir, opt_cylinder)
     585                 :             : 
     586                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
     587                 :             :  real(dp),intent(in) :: vcutgeo(3)
     588                 :             :  real(dp),intent(out) :: hcyl
     589                 :             :  integer,intent(out) :: pdir(3), opt_cylinder
     590                 :             : 
     591                 :             : !Local variables-------------------------------
     592                 :             :  integer :: ii
     593                 :             :  real(dp),parameter :: tol999 = 999.0
     594                 :             :  real(dp) :: check
     595                 :             : ! *************************************************************************
     596                 :             : 
     597   [ +  +  +  +  :           8 :  ABI_CHECK(count(abs(vcutgeo) > tol6) == 1, 'Wrong cutgeo for cylinder')
                   -  + ]
     598                 :             : 
     599                 :             :  ! Beigi's method is the default one, i.e infinite cylinder of radius rcut.
     600                 :             :  ! Use negative values to use Rozzi's method with finite cylinder of extent hcyl.
     601                 :           2 :  opt_cylinder = 1; hcyl = zero; pdir(:) = 0
     602         [ +  + ]:           8 :  do ii=1,3
     603                 :           6 :    check = vcutgeo(ii)
     604         [ +  + ]:           8 :    if (abs(check) > tol6) then
     605                 :           2 :      pdir(ii) = 1
     606         [ +  + ]:           2 :      if (check < zero) then
     607                 :             :        ! use Rozzi's method.
     608   [ +  +  +  +  :           4 :        hcyl = ABS(check) * NORM2(cryst%rprimd(:,ii))
                   +  - ]
     609                 :           1 :        opt_cylinder = 2
     610                 :             :        ! Check to enter the infinite Rozzi treatment
     611         [ -  + ]:           1 :        if(vcutgeo(3) <= -tol999) hcyl = tol12
     612                 :             :      end if
     613                 :             :    end if
     614                 :             :  end do
     615                 :             : 
     616   [ +  +  +  +  :           8 :  ABI_CHECK((count(pdir == 1) == 1), 'Wrong pdir for cylinder')
                   -  + ]
     617         [ -  + ]:           2 :  if (pdir(3) /= 1) then
     618                 :           0 :    ABI_ERROR("The cylinder must be along the z-axis")
     619                 :             :  end if
     620                 :             : 
     621                 :           2 : end subroutine cylinder_setup
     622                 :             : !!***
     623                 :             : 
     624                 :             : !!****f* m_vcoul/surface_setup
     625                 :             : !! NAME
     626                 :             : !!  surface_setup
     627                 :             : !!
     628                 :             : !! FUNCTION
     629                 :             : !!
     630                 :             : !! SOURCE
     631                 :             : 
     632                 :           0 : subroutine surface_setup(cryst, vcutgeo, alpha, rcut, pdir, opt_slab)
     633                 :             : 
     634                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
     635                 :             :  real(dp),intent(in) :: vcutgeo(3)
     636                 :             :  real(dp),intent(out) :: alpha(3)
     637                 :             :  real(dp),intent(inout) :: rcut
     638                 :             :  integer,intent(out) :: pdir(3), opt_slab
     639                 :             : 
     640                 :             : !Local variables-------------------------------
     641                 :             :  integer :: ii
     642                 :             :  real(dp) :: check
     643                 :             :  character(len=500) :: msg
     644                 :             : ! *************************************************************************
     645                 :             : 
     646   [ #  #  #  #  :           0 :  ABI_CHECK(count(vcutgeo /= zero) == 2, "Wrong vcutgeo")
                   #  # ]
     647                 :             : 
     648                 :             :  ! Default is Beigi's method.
     649   [ #  #  #  #  :           0 :  opt_slab = 1; if (any(vcutgeo < zero)) opt_slab = 2
                   #  # ]
     650                 :           0 :  pdir(:) = zero; alpha(:)=zero
     651         [ #  # ]:           0 :  do ii=1,3
     652                 :           0 :    check = vcutgeo(ii)
     653         [ #  # ]:           0 :    if (abs(check) > zero) then
     654                 :             :      ! Use Rozzi's method with a finite surface along x-y
     655                 :           0 :      pdir(ii) = 1
     656   [ #  #  #  # ]:           0 :      if (check < zero) alpha(ii) = normv(check * cryst%rprimd(:,ii), cryst%rmet, 'R')
     657                 :             :    end if
     658                 :             :  end do
     659                 :             : 
     660                 :             :  ! In Beigi's method, the surface must be along x-y and R must be L_Z/2.
     661         [ #  # ]:           0 :  if (opt_slab == 1) then
     662                 :           0 :    msg = "2D Beigi method, the periodicity must be in the x-y plane. Modify vcutgeo and/or your geometry."
     663   [ #  #  #  #  :           0 :    ABI_CHECK(all(pdir == [1, 1, 0]), msg)
                   #  # ]
     664         [ #  # ]:           0 :    rcut = half*SQRT(DOT_PRODUCT(cryst%rprimd(:,3), cryst%rprimd(:,3)))
     665                 :             :  end if
     666                 :             : 
     667                 :           0 : end subroutine surface_setup
     668                 :             : !!***
     669                 :             : 
     670                 :             : !!****f* m_vcoul/integratefaux
     671                 :             : !! NAME
     672                 :             : !!  integratefaux
     673                 :             : !!
     674                 :             : !! FUNCTION
     675                 :             : !!
     676                 :             : !! SOURCE
     677                 :             : 
     678                 :         420 : real(dp) function integratefaux(rcut, gprimd, ucvol, comm)
     679                 :             : 
     680                 :             :  real(dp),intent(in) :: rcut, gprimd(3,3), ucvol
     681                 :             :  integer,intent(in) :: comm
     682                 :             : 
     683                 :             : !Local variables-------------------------------
     684                 :             :  integer,parameter :: nref = 3, nq = 50
     685                 :             :  integer :: ierr,iq,iqx1,iqy1,iqz1,iqx2,iqy2,iqz2,miniqy1,maxiqy1,nqhalf, nprocs, my_rank
     686                 :             :  real(dp) :: invnq,invnq3,qq,weightq,weightxy,weightxyz
     687                 :             :  real(dp) :: qq1(3),qq2(3),bb4sinpiqq_2(3,nq),sin2piqq(nq),bb4sinpiqq2_2(3,0:nq),sin2piqq2(3,0:nq)
     688                 :             :  real(dp) :: b1(3), b2(3), b3(3), bb(3)
     689                 :             :  real(dp) :: b1b1,b2b2,b3b3,b1b2,b2b3,b3b1
     690                 :             : ! *************************************************************************
     691                 :             : 
     692                 :             :  ! nq is the number of sampling points along each axis for the numerical integration
     693                 :             :  ! nref is the area where the mesh is refined
     694                 :             : 
     695                 :         210 :  integratefaux = zero
     696                 :         210 :  invnq = one/DBLE(nq)
     697                 :         210 :  invnq3 = invnq**3
     698                 :         210 :  nqhalf = nq/2
     699                 :             : 
     700   [ +  +  +  +  :        2100 :  b1 = two_pi * gprimd(:,1); b2 = two_pi * gprimd(:,2); b3 = two_pi * gprimd(:,3)
                   +  + ]
     701   [ +  +  +  +  :        2100 :  b1b1 = dot_product(b1, b1); b2b2 = dot_product(b2, b2); b3b3 = dot_product(b3, b3)
                   +  + ]
     702                 :         210 :  bb(1) = b1b1; bb(2) = b2b2; bb(3) = b3b3
     703                 :             :  b1b2 = dot_product(b1, b2); b2b3 = dot_product(b2, b3); b3b1 = dot_product(b3, b1)
     704                 :             : 
     705                 :         210 :  nprocs = xmpi_comm_size(comm); my_rank = xmpi_comm_rank(comm)
     706                 :             : 
     707                 :             :  ! In order to speed up the calculation, precompute the sines
     708         [ +  + ]:       10710 :  do iq=1,nq
     709                 :       10500 :    qq=DBLE(iq)*invnq-half
     710         [ +  + ]:       42210 :    bb4sinpiqq_2(:,iq)=bb(:)*four*SIN(pi*qq)**2 ; sin2piqq(iq)=SIN(two_pi*qq)
     711                 :             :  end do
     712                 :             : 
     713         [ +  + ]:       10710 :  do iqx1=1,nq
     714         [ +  + ]:       10500 :    if (modulo(iqx1, nprocs) /= my_rank) cycle ! MPI parallelism
     715                 :        9300 :    qq1(1)=DBLE(iqx1)*invnq-half
     716                 :             :    ! Here take advantage of the q <=> -q symmetry:
     717                 :             :    ! arrange the sampling of qx, qy space to avoid duplicating calculations. Need weights to do this ...
     718                 :             :    !do iqy1=1,nq
     719                 :        9300 :    miniqy1 = nqhalf + 1; maxiqy1 = nq
     720         [ +  + ]:        9300 :    if (iqx1 >= nqhalf) miniqy1 = nqhalf
     721         [ +  + ]:        9300 :    if (iqx1 > nqhalf .and. iqx1 < nq) maxiqy1 = nq - 1
     722                 :             : 
     723         [ +  + ]:      242382 :    do iqy1=miniqy1,maxiqy1
     724                 :      232872 :      qq1(2) = DBLE(iqy1)*invnq - half
     725                 :             :      ! By default, the factor of two is for the q <=> -q symmetry
     726                 :      232872 :      weightq = invnq3*two
     727                 :             :      ! But not all qx qy lines have a symmetric one ...
     728   [ +  +  +  + ]:      232872 :      if( (iqx1 == nqhalf .or. iqx1 == nq) .and. (iqy1 == nqhalf .or. iqy1 == nq)) weightq = weightq*half
     729                 :             : 
     730         [ +  + ]:    11886972 :      do iqz1=1,nq
     731                 :    11643600 :        qq1(3) = DBLE(iqz1)*invnq - half
     732                 :             : 
     733                 :             :        ! Refine the mesh for the point close to the origin
     734   [ +  +  +  +  :    11876472 :        if( abs(iqx1-nqhalf) <= nref .and. abs(iqy1-nqhalf) <= nref .and. abs(iqz1-nqhalf) <= nref ) then
                   +  + ]
     735                 :             :          ! Note that the set of point is symmetric around the central point, while weights are taken into account
     736         [ +  + ]:     1692600 :          do iq=0,nq
     737         [ +  + ]:     6640200 :            qq2(:) = qq1(:)+ (DBLE(iq)*invnq-half)*invnq
     738   [ +  +  +  + ]:    11652900 :            bb4sinpiqq2_2(:,iq) =bb(:)*four*SIN(pi*qq2(:))**2; sin2piqq2(:,iq)=SIN(two_pi*qq2(:))
     739                 :             :          end do
     740         [ +  + ]:     1692600 :          do iqx2=0,nq
     741                 :     1660050 :            qq2(1)=qq1(1) + (DBLE(iqx2)*invnq-half ) *invnq
     742         [ +  + ]:    86355150 :            do iqy2=0,nq
     743                 :    84662550 :              qq2(2)=qq1(2) + (DBLE(iqy2)*invnq-half ) *invnq
     744                 :    84662550 :              weightxy=invnq3*weightq
     745         [ +  + ]:    84662550 :              if (iqx2 == 0 .or. iqx2 == nq) weightxy = weightxy*half
     746         [ +  + ]:    84662550 :              if (iqy2 == 0 .or. iqy2 == nq) weightxy = weightxy*half
     747         [ +  + ]:  4404112650 :              do iqz2=0,nq
     748                 :  4317790050 :                qq2(3) = qq1(3) + (DBLE(iqz2)*invnq - half) * invnq
     749                 :  4317790050 :                weightxyz = weightxy
     750         [ +  + ]:  4317790050 :                if (iqz2 == 0 .or. iqz2 == nq) weightxyz = weightxy*half
     751                 :             :                !
     752                 :             :                ! Treat the remaining divergence in the origin as if it would be a spherical integration of 1/q^2
     753                 :             :                if (iqx1/=nqhalf .or. iqy1/=nqhalf .or. iqz1/=nqhalf .or. &
     754   [ +  +  +  +  :  4402452600 :                    iqx2/=nqhalf .or. iqy2/=nqhalf .or. iqz2/=nqhalf ) then
                   +  + ]
     755                 :             :                  !integratefaux=integratefaux+ faux(qq2, rcut, b1, b2, b3) *invnq**6
     756                 :             :                  integratefaux = integratefaux + &
     757                 :             :                    faux_fast(qq2, bb4sinpiqq2_2(1,iqx2), bb4sinpiqq2_2(2,iqy2), bb4sinpiqq2_2(3,iqz2), &
     758                 :  4317789864 :                              sin2piqq2(1,iqx2), sin2piqq2(2,iqy2), sin2piqq2(3,iqz2), rcut, b1, b2, b3) * weightxyz
     759                 :             :                else
     760                 :         186 :                   integratefaux = integratefaux + 7.7955* ((two_pi)**3/ucvol*invnq3*invnq3 )**(-2./3.) *invnq3*invnq3
     761                 :             :                end if
     762                 :             :              end do
     763                 :             :            end do
     764                 :             :          end do
     765                 :             :        else
     766                 :             :         ! integratefaux=integratefaux+faux(qq1, rcut, b1, b2, b3)*invnq**3
     767                 :             :         integratefaux = integratefaux + &
     768                 :             :           faux_fast(qq1, bb4sinpiqq_2(1,iqx1), bb4sinpiqq_2(2,iqy1), bb4sinpiqq_2(3,iqz1), &
     769                 :    11611050 :                     sin2piqq(iqx1), sin2piqq(iqy1), sin2piqq(iqz1), rcut, b1, b2, b3) * weightq
     770                 :             :        end if
     771                 :             :      end do
     772                 :             :    end do
     773                 :             :  end do
     774                 :             : 
     775                 :         210 :  call xmpi_sum(integratefaux, comm, ierr)
     776                 :             : 
     777                 :         210 : end function integratefaux
     778                 :             : !!***
     779                 :             : 
     780                 :        9357 : real(dp) pure function faux(qq, rcut, b1, b2, b3)
     781                 :             : 
     782                 :             : !Arguments ------------------------------------
     783                 :             :  real(dp),intent(in) :: qq(3)
     784                 :             :  real(dp),intent(in) :: rcut
     785                 :             :  real(dp),intent(in) :: b1(3), b2(3), b3(3)
     786                 :             : 
     787                 :             : !Local variables-------------------------------
     788                 :             :  real(dp) :: bb4sinpiqq1_2, bb4sinpiqq2_2, bb4sinpiqq3_2, sin2piqq1, sin2piqq2, sin2piqq3, b1b1,b2b2,b3b3
     789                 :             : ! *************************************************************************
     790                 :             : 
     791   [ +  +  +  +  :       93570 :  b1b1 = dot_product(b1, b1); b2b2 = dot_product(b2, b2); b3b3 = dot_product(b3, b3)
                   +  + ]
     792                 :             : 
     793                 :        9357 :  bb4sinpiqq1_2 = b1b1 * four * SIN(pi*qq(1))**2
     794                 :        9357 :  bb4sinpiqq2_2 = b2b2 * four * SIN(pi*qq(2))**2
     795                 :        9357 :  bb4sinpiqq3_2 = b3b3 * four * SIN(pi*qq(3))**2
     796                 :        9357 :  sin2piqq1 = SIN(two_pi*qq(1))
     797                 :        9357 :  sin2piqq2 = SIN(two_pi*qq(2))
     798                 :        9357 :  sin2piqq3 = SIN(two_pi*qq(3))
     799                 :             : 
     800                 :        9357 :  faux = faux_fast(qq, bb4sinpiqq1_2, bb4sinpiqq2_2, bb4sinpiqq3_2, sin2piqq1, sin2piqq2, sin2piqq3, rcut, b1, b2, b3)
     801                 :             : 
     802                 :        9357 : end function faux
     803                 :             : 
     804                 :  4329410271 : real(dp) pure function faux_fast(qq, bb4sinpiqq1_2, bb4sinpiqq2_2, bb4sinpiqq3_2, sin2piqq1, sin2piqq2, sin2piqq3, &
     805                 :             :                                  rcut, b1, b2, b3)
     806                 :             : 
     807                 :             : !Arguments ------------------------------------
     808                 :             :  real(dp),intent(in) :: qq(3)
     809                 :             :  real(dp),intent(in) :: bb4sinpiqq1_2, bb4sinpiqq2_2, bb4sinpiqq3_2, sin2piqq1, sin2piqq2, sin2piqq3, rcut
     810                 :             :  real(dp),intent(in) :: b1(3), b2(3), b3(3)
     811                 :             : 
     812                 :             : !Local variables-------------------------------
     813                 :             :  real(dp) :: b1b2,b2b3,b3b1
     814                 :             : ! *************************************************************************
     815                 :             : 
     816   [ +  +  +  +  : 43294102710 :  b1b2 = dot_product(b1, b2); b2b3 = dot_product(b2, b3); b3b1 = dot_product(b3, b1)
                   +  + ]
     817                 :             : 
     818                 :             :  faux_fast = bb4sinpiqq1_2 + bb4sinpiqq2_2 + bb4sinpiqq3_2 &
     819                 :             :       +two*( b1b2 * sin2piqq1*sin2piqq2 &
     820                 :             :             +b2b3 * sin2piqq2*sin2piqq3 &
     821                 :             :             +b3b1 * sin2piqq3*sin2piqq1 &
     822                 :  4329410271 :            )
     823                 :             : 
     824         [ +  + ]:  4329410271 :  if (rcut > tol6) then
     825         [ +  + ]:    93105424 :    faux_fast = two_pi*two_pi/faux_fast * exp( -0.25d0*rcut**2* sum( ( qq(1)*b1(:)+qq(2)*b2(:)+qq(3)*b3(:) )**2 ) )
     826                 :             :  else
     827                 :  4306133915 :    faux_fast = two_pi*two_pi/faux_fast
     828                 :             :  endif
     829                 :             : 
     830                 :  4329410271 : end function faux_fast
     831                 :             : !!***
     832                 :             : 
     833                 :             : !----------------------------------------------------------------------
     834                 :             : 
     835                 :             : !!****f* m_vcoul/adapt_nmc
     836                 :             : !! NAME
     837                 :             : !! adapt_nmc
     838                 :             : !!
     839                 :             : !! FUNCTION
     840                 :             : !! Empirical law to decrease the Monte Carlo sampling for large |q+G|, for which the accuracy is not an issue
     841                 :             : 
     842                 :        3393 : integer pure function adapt_nmc(nmc_max, qpg2) result(nmc)
     843                 :             : 
     844                 :             : !Arguments ------------------------------------
     845                 :             :  integer,intent(in)  :: nmc_max
     846                 :             :  real(dp),intent(in) :: qpg2
     847                 :             : ! *************************************************************************
     848                 :             : 
     849                 :        3393 :  nmc = NINT( nmc_max / ( 1.0_dp + 1.0_dp * qpg2**6 ) )
     850                 :        3393 :  nmc = MIN(nmc_max, nmc)
     851                 :        3393 :  nmc = MAX(1, nmc)
     852                 :             : 
     853                 :        3393 : end function adapt_nmc
     854                 :             : !!***
     855                 :             : 
     856                 :             : !----------------------------------------------------------------------
     857                 :             : 
     858                 :             : !!****f* m_vcoul/vcoul_plot
     859                 :             : !! NAME
     860                 :             : !! vcoul_plot
     861                 :             : !!
     862                 :             : !! FUNCTION
     863                 :             : !! Plot vccut(q,G) as a function of |q+G|. Calculate also vc in real space.
     864                 :             : !!
     865                 :             : !! INPUTS
     866                 :             : !!
     867                 :             : !! OUTPUT
     868                 :             : !!
     869                 :             : !! SOURCE
     870                 :             : 
     871                 :           0 : subroutine vcoul_plot(Vcp, Qmesh, Gsph, ng, vc, comm)
     872                 :             : 
     873                 :             : !Arguments ------------------------------------
     874                 :             : !scalars
     875                 :             :  class(vcoul_t),intent(in) :: Vcp
     876                 :             :  integer,intent(in) :: ng, comm
     877                 :             :  type(kmesh_t),intent(in) :: Qmesh
     878                 :             :  type(gsphere_t),intent(in) :: Gsph
     879                 :             : !arrays
     880                 :             :  real(dp),intent(in) :: vc(ng,Qmesh%nibz)
     881                 :             : 
     882                 :             : !Local variables-------------------------------
     883                 :             : !scalars
     884                 :             :  integer,parameter :: master = 0
     885                 :             :  integer :: icount,idx_Sm1G,ierr,ig,igs,ii,iq_bz,iq_ibz,iqg,ir,isym,itim
     886                 :             :  integer :: my_start,my_stop,nqbz,nqibz,nr,ntasks,my_rank,unt
     887                 :             :  real(dp) :: arg,fact,l1,l2,l3,lmax,step,tmp,vcft,vc_bare
     888                 :             :  character(len=500) :: msg
     889                 :             :  character(len=fnlen) :: filnam
     890                 :             : !arrays
     891                 :           0 :  integer,allocatable :: insort(:)
     892                 :             :  real(dp) :: b1(3),b2(3),b3(3),gmet(3,3),gprimd(3,3),qbz(3),qpgc(3)
     893                 :           0 :  real(dp),allocatable :: qpg_mod(:),rr(:,:,:),vcr(:,:),vcr_cut(:,:)
     894                 :             : !************************************************************************
     895                 :             : 
     896         [ #  # ]:           0 :  if (trim(Vcp%mode) /= 'CYLINDER') RETURN
     897                 :             : 
     898                 :           0 :  my_rank = xmpi_comm_rank(comm)
     899                 :             : 
     900                 :           0 :  nqibz=Vcp%nqibz; nqbz=Qmesh%nbz
     901   [ #  #  #  #  :           0 :  gmet=Gsph%gmet; gprimd=Gsph%gprimd
             #  #  #  # ]
     902                 :             : 
     903         [ #  # ]:           0 :  b1(:)=two_pi*gprimd(:,1)
     904         [ #  # ]:           0 :  b2(:)=two_pi*gprimd(:,2)
     905         [ #  # ]:           0 :  b3(:)=two_pi*gprimd(:,3)
     906                 :             : 
     907                 :             :  ! Compare in Fourier space the true Coulomb with the cutted one.
     908         [ #  # ]:           0 :  if (my_rank == master) then
     909   [ #  #  #  #  :           0 :    ABI_MALLOC(insort, (nqibz * ng))
          #  #  #  #  #  
                #  #  # ]
     910   [ #  #  #  #  :           0 :    ABI_MALLOC(qpg_mod, (nqibz * ng))
          #  #  #  #  #  
                #  #  # ]
     911                 :           0 :    iqg = 1
     912         [ #  # ]:           0 :    do iq_ibz=1,nqibz
     913         [ #  # ]:           0 :      do ig=1,ng
     914   [ #  #  #  # ]:           0 :        qpg_mod(iqg) = normv(Qmesh%ibz(:,iq_ibz) + Gsph%gvec(:,ig), gmet,'g')
     915                 :           0 :        insort(iqg) = iqg; iqg = iqg + 1
     916                 :             :      end do
     917                 :             :    end do
     918                 :           0 :    call sort_dp(nqibz * ng, qpg_mod, insort, tol14)
     919                 :             : 
     920                 :           0 :    filnam='_VCoulFT_'
     921                 :           0 :    call isfile(filnam, 'new')
     922         [ #  # ]:           0 :    if (open_file(filnam, msg, newunit=unt, status='new', form='formatted') /= 0) then
     923                 :           0 :      ABI_ERROR(msg)
     924                 :             :    end if
     925                 :             :    write(unt,'(a,i3,a,i6,a)')&
     926                 :           0 :     '#   |q+G|       q-point (Tot no.',nqibz,')        Gvec (',ng,')     vc_bare(q,G)    vc_cutoff(q,G) '
     927                 :             : 
     928         [ #  # ]:           0 :    do iqg=1,nqibz*ng
     929                 :           0 :      iq_ibz = (insort(iqg) - 1) / ng + 1
     930                 :           0 :      ig = (insort(iqg)) - (iq_ibz-1) * ng
     931                 :           0 :      vc_bare = zero
     932         [ #  # ]:           0 :      if (qpg_mod(iqg) > tol16) vc_bare = four_pi / qpg_mod(iqg) ** 2
     933                 :             :      write(unt,'(f12.6,2x,3f8.4,2x,3i6,2x,2es14.6)')&
     934                 :           0 :        qpg_mod(iqg), Qmesh%ibz(:,iq_ibz), Gsph%gvec(:,ig), vc_bare, vc(ig, iq_ibz)
     935                 :             :    end do
     936                 :             : 
     937                 :           0 :    close(unt)
     938         [ #  # ]:           0 :    ABI_FREE(insort)
     939         [ #  # ]:           0 :    ABI_FREE(qpg_mod)
     940                 :             :  end if ! my_rank==master
     941                 :             : 
     942                 :             :  ! Fourier transform back to real space just to check cutoff implementation.
     943                 :           0 :  ntasks= nqbz * ng
     944                 :           0 :  call xmpi_split_work(ntasks, comm, my_start, my_stop)
     945                 :             : 
     946   [ #  #  #  #  :           0 :  l1 = NORM2(Vcp%rprimd(:,1))
                   #  # ]
     947   [ #  #  #  #  :           0 :  l2 = NORM2(Vcp%rprimd(:,2))
                   #  # ]
     948   [ #  #  #  #  :           0 :  l3 = NORM2(Vcp%rprimd(:,3))
                   #  # ]
     949                 :             : 
     950                 :           0 :  nr = 50
     951                 :           0 :  lmax=MAX(l1,l2,l3) ; step=lmax/(nr-1)
     952                 :           0 :  fact = one / (Vcp%ucvol * nqbz)
     953                 :             : 
     954                 :             :  ! numb coding
     955   [ #  #  #  #  :           0 :  ABI_CALLOC(rr, (3, nr, 3))
             #  #  #  # ]
     956         [ #  # ]:           0 :  do ir=1,nr
     957   [ #  #  #  # ]:           0 :    rr(1:3,ir,1:3)=(ir-1)*step
     958                 :             :  end do
     959                 :             : 
     960   [ #  #  #  #  :           0 :  ABI_CALLOC(vcr, (nr, 3))
                   #  # ]
     961   [ #  #  #  #  :           0 :  ABI_CALLOC(vcr_cut, (nr, 3))
                   #  # ]
     962                 :             : 
     963         [ #  # ]:           0 :  do iq_bz=1,nqbz
     964                 :           0 :    call Qmesh%get_BZ_item(iq_bz, qbz, iq_ibz, isym, itim)
     965         [ #  # ]:           0 :    if (ABS(qbz(1))<0.01) qbz(1)=zero
     966         [ #  # ]:           0 :    if (ABS(qbz(2))<0.01) qbz(2)=zero
     967         [ #  # ]:           0 :    if (ABS(qbz(3))<0.01) qbz(3)=zero
     968   [ #  #  #  #  :           0 :    igs=1; if (ALL(qbz(:)==zero)) igs=2
                   #  # ]
     969         [ #  # ]:           0 :    do ig=igs,ng
     970                 :           0 :      icount=ig+(iq_bz-1)*ng
     971   [ #  #  #  # ]:           0 :      if (icount < my_start .or. icount > my_stop) CYCLE
     972                 :           0 :      idx_Sm1G = Gsph%rottbm1(ig,itim,isym) ! IS{^-1}G
     973                 :           0 :      vcft=vc(idx_Sm1G,iq_ibz)
     974   [ #  #  #  # ]:           0 :      qpgc(:)=qbz(:)+Gsph%gvec(:,ig) ; qpgc(:)=b1(:)*qpgc(1)+b2(:)*qpgc(2)+b3(:)*qpgc(3)
     975   [ #  #  #  #  :           0 :      tmp=NORM2(qpgc) ; tmp=tmp**2
                   #  # ]
     976         [ #  # ]:           0 :      do ii=1,3
     977         [ #  # ]:           0 :        do ir=1,nr
     978         [ #  # ]:           0 :          arg=DOT_PRODUCT(rr(:,ir,ii),qpgc)
     979                 :           0 :          vcr_cut(ir,ii)=vcr_cut(ir,ii) + vcft*COS(arg)
     980                 :           0 :          vcr    (ir,ii)=vcr    (ir,ii) + four_pi/tmp*COS(arg)
     981                 :             :        end do
     982                 :             :      end do
     983                 :             :    end do !ig
     984                 :             :  end do !iq_ibz
     985                 :             : 
     986                 :           0 :  call xmpi_sum_master(vcr_cut,master,comm,ierr)
     987                 :           0 :  call xmpi_sum_master(vcr    ,master,comm,ierr)
     988                 :             : 
     989         [ #  # ]:           0 :  if (my_rank == master) then
     990                 :           0 :    filnam='_VCoulR_'
     991                 :           0 :    call isfile(filnam, 'new')
     992         [ #  # ]:           0 :    if (open_file(filnam,msg,newunit=unt,status='new',form='formatted') /= 0) then
     993                 :           0 :      ABI_ERROR(msg)
     994                 :             :    end if
     995                 :           0 :    write(unt,'(a)')'# length  vc_bare(r)   vc_cut(r) '
     996         [ #  # ]:           0 :    do ir=1,nr
     997   [ #  #  #  # ]:           0 :      write(unt,'(7es18.6)')(ir-1)*step,(fact*vcr(ir,ii),fact*vcr_cut(ir,ii),ii=1,3)
     998                 :             :    end do
     999                 :           0 :    close(unt)
    1000                 :             :  end if
    1001                 :             : 
    1002         [ #  # ]:           0 :  ABI_FREE(rr)
    1003         [ #  # ]:           0 :  ABI_FREE(vcr)
    1004         [ #  # ]:           0 :  ABI_FREE(vcr_cut)
    1005                 :             : 
    1006                 :           0 : end subroutine vcoul_plot
    1007                 :             : !!***
    1008                 :             : 
    1009                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1010                 :             : 
    1011                 :             : !!****f* m_vcoul/vcoul_print
    1012                 :             : !! NAME
    1013                 :             : !! vcoul_print
    1014                 :             : !!
    1015                 :             : !! FUNCTION
    1016                 :             : !!  Print info on a Coulomb datatype.
    1017                 :             : !!
    1018                 :             : !! INPUTS
    1019                 :             : !!  units=Unit numbers for output
    1020                 :             : !!  [prtvol]=Verbosity level
    1021                 :             : !!
    1022                 :             : !! SOURCE
    1023                 :             : 
    1024         [ -  + ]:         407 : subroutine vcoul_print(Vcp, units, prtvol)
    1025                 :             : 
    1026                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1027                 :             : !scalars
    1028                 :             :  class(vcoul_t),intent(in) :: Vcp
    1029                 :             :  integer,intent(in) :: units(:)
    1030                 :             :  integer,intent(in),optional :: prtvol
    1031                 :             : 
    1032                 :             : !Local variables-------------------------------
    1033                 :             : !scalars
    1034                 :             :  integer :: ii, my_prtvol, iqlwl
    1035                 :             :  character(len=500) :: msg
    1036                 :             : ! *************************************************************************
    1037                 :             : 
    1038                 :         407 :  my_prtvol=0; if (PRESENT(prtvol)) my_prtvol=prtvol
    1039                 :             : 
    1040                 :         408 :  select case (Vcp%mode)
    1041                 :             : 
    1042                 :             :  case ('MINIBZ')
    1043                 :           1 :    write(msg,'(3a)')ch10,' vcoul_init : cutoff-mode = ',trim(Vcp%mode)
    1044                 :           1 :    call wrtout(units, msg)
    1045                 :             : 
    1046                 :             :  case ('MINIBZ-ERF')
    1047                 :           1 :    write(msg,'(3a)')ch10,' vcoul_init : cutoff-mode = ',trim(Vcp%mode)
    1048                 :           1 :    call wrtout(units, msg)
    1049                 :           1 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1050                 :           1 :      ' === Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    1051                 :           2 :      '  Cutoff radius ......... ',Vcp%rcut,' [Bohr] ',ch10
    1052                 :           1 :    call wrtout(units, msg)
    1053                 :             : 
    1054                 :             :  case ('MINIBZ-ERFC')
    1055                 :           1 :    write(msg,'(3a)')ch10,' vcoul_init : cutoff-mode = ',trim(Vcp%mode)
    1056                 :           1 :    call wrtout(units, msg)
    1057                 :           1 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1058                 :           1 :      ' === Complement Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    1059                 :           2 :      '  Cutoff radius ......... ',Vcp%rcut,' [Bohr] ',ch10
    1060                 :           1 :    call wrtout(units, msg)
    1061                 :             : 
    1062                 :             :  case ('SPHERE')
    1063                 :          46 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1064                 :          46 :     ' === Spherical cutoff === ',ch10,ch10,&
    1065                 :          46 :     '  Cutoff radius ......... ',Vcp%rcut,' [Bohr] ',ch10,&
    1066                 :          92 :     '  Volume of the sphere .. ',four_pi/three*Vcp%rcut**3,' [Bohr^3] '
    1067                 :             :     !FB: This has no meaning here! &  '  Sphere centered at .... ',Vcp%boxcenter,' (r.l.u) ',ch10
    1068                 :             :     !MG It might be useful if the system is not centered on the origin because in this case the
    1069                 :             :     !   matrix elements of the Coulomb have to be multiplied by a phase depending on boxcenter.
    1070                 :             :     !   I still have to decide if it is useful to code this possibility and which variable use to
    1071                 :             :     !   define the center (boxcenter is used in the tddft part).
    1072                 :          46 :    call wrtout(units, msg)
    1073                 :             : 
    1074                 :             :  case ('CYLINDER')
    1075         [ +  + ]:           8 :    ii=imin_loc(ABS(Vcp%pdir-1))
    1076                 :           2 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,i2,2a,3f10.2,a)')ch10,&
    1077                 :           2 :      ' === Cylindrical cutoff === ',ch10,ch10,&
    1078                 :           2 :      '  Cutoff radius ............... ',Vcp%rcut,' [Bohr] ',ch10,&
    1079                 :           2 :      '  Axis parallel to direction... ',ii,ch10,&
    1080                 :           4 :      '  Passing through point ....... ',Vcp%boxcenter,' (r.l.u) '
    1081                 :           2 :    call wrtout(units, msg)
    1082                 :             : 
    1083                 :           2 :    write(msg,'(2a)')'  Infinite length  ....... ',ch10
    1084         [ +  + ]:           2 :    if (Vcp%hcyl/=zero) write(msg,'(a,f8.5,2a)')'  Finite length of ....... ',Vcp%hcyl,' [Bohr] ',ch10
    1085                 :           2 :    call wrtout(units, msg)
    1086                 :             : 
    1087                 :             :  CASE ('SLAB')
    1088                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,3f10.2,2a)')ch10,&
    1089                 :           0 :      ' === Surface cutoff === ',ch10,ch10,&
    1090                 :           0 :      '  Cutoff radius .................... ',Vcp%rcut,' [Bohr] ',ch10,&
    1091                 :           0 :      '  Central plane passing through .... ',Vcp%boxcenter,' (r.l.u) ',ch10
    1092                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1093                 :             :    !write(msg,'(a)')'  Infinite length  .......'
    1094                 :             :    !if (Vcp%hcyl/=zero) write(msg,'(a,f8.5,a)')'  Finite length of .......',Vcp%hcyl,' [Bohr] '
    1095                 :             :    !call wrtout(units, msg)
    1096                 :             : 
    1097                 :             :  case ('AUXILIARY_FUNCTION')
    1098                 :         212 :    write(msg,'(3a)')ch10,' vcoul_init : cutoff-mode = ',trim(Vcp%mode)
    1099                 :         212 :    call wrtout(units, msg)
    1100                 :             : 
    1101                 :             :  case ('AUX_GB')
    1102                 :           8 :    write(msg,'(3a)')ch10,' vcoul_init : cutoff-mode = ',trim(Vcp%mode)
    1103                 :           8 :    call wrtout(units, msg)
    1104                 :             : 
    1105                 :             :  case ('CRYSTAL')
    1106                 :         117 :    write(msg,'(3a)')ch10,' vcoul_init : cutoff-mode = ',trim(Vcp%mode)
    1107                 :         117 :    call wrtout(units, msg)
    1108                 :             : 
    1109                 :             :  case ('ERF')
    1110                 :           1 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1111                 :           1 :      ' === Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    1112                 :           2 :      '  Cutoff radius ......... ',Vcp%rcut,' [Bohr] ',ch10
    1113                 :           1 :    call wrtout(units, msg)
    1114                 :             : 
    1115                 :             :  case ('ERFC')
    1116                 :          18 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1117                 :          18 :      ' === Complement Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    1118                 :          36 :      '  Cutoff radius ......... ',Vcp%rcut,' [Bohr] ',ch10
    1119                 :          18 :    call wrtout(units, msg)
    1120                 :             : 
    1121                 :             :  case default
    1122   [ +  +  +  +  :         407 :    ABI_BUG(sjoin('Unknown cutoff mode: ', Vcp%mode))
          +  -  +  +  +  
                +  +  - ]
    1123                 :             :  end select
    1124                 :             : 
    1125         [ +  - ]:         407 :  if (Vcp%nqlwl > 0) then
    1126                 :         407 :    write(msg,'(a,i3)')" q-points for optical limit: ",Vcp%nqlwl
    1127                 :         407 :    call wrtout(units, msg)
    1128         [ +  + ]:         814 :    do iqlwl=1,Vcp%nqlwl
    1129                 :         407 :      write(msg,'(1x,i5,a,2x,3f12.6)') iqlwl,')',Vcp%qlwl(:,iqlwl)
    1130                 :         814 :      call wrtout(units, msg)
    1131                 :             :    end do
    1132                 :             :  end if
    1133                 :             : 
    1134                 :         407 : end subroutine vcoul_print
    1135                 :             : !!***
    1136                 :             : 
    1137                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1138                 :             : 
    1139                 :             : !!****f* m_vcoul/vcoul_free
    1140                 :             : !! NAME
    1141                 :             : !! vcoul_free
    1142                 :             : !!
    1143                 :             : !! FUNCTION
    1144                 :             : !!  Free dynamic memory
    1145                 :             : !!
    1146                 :             : !! SOURCE
    1147                 :             : 
    1148                 :         404 : subroutine vcoul_free(Vcp)
    1149                 :             : 
    1150                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1151                 :             :  class(vcoul_t),intent(inout) :: Vcp
    1152                 :             : ! *************************************************************************
    1153                 :             : 
    1154         [ +  - ]:         404 :  ABI_SFREE(Vcp%qibz)
    1155         [ +  - ]:         404 :  ABI_SFREE(Vcp%qlwl)
    1156         [ +  - ]:         404 :  ABI_SFREE(Vcp%vc_sqrt)
    1157         [ +  - ]:         404 :  ABI_SFREE(Vcp%vc_sqrt_resid)
    1158         [ +  - ]:         404 :  ABI_SFREE(Vcp%vcqlwl_sqrt)
    1159                 :             : 
    1160                 :         404 : end subroutine vcoul_free
    1161                 :             : !!***
    1162                 :             : 
    1163                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1164                 :             : 
    1165                 :             : !!****f* m_vcoul/mc_init
    1166                 :             : !! NAME
    1167                 :             : !! mc_init
    1168                 :             : !!
    1169                 :             : !! FUNCTION
    1170                 :             : !!
    1171                 :             : !! SOURCE
    1172                 :             : 
    1173                 :           3 : subroutine mc_init(mc, rprimd, ucvol, gprimd, gmet, kptrlatt)
    1174                 :             : 
    1175                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1176                 :             :  class(mc_t),intent(out) :: mc
    1177                 :             :  real(dp),intent(in) :: rprimd(3,3), ucvol, gprimd(3,3), gmet(3,3)
    1178                 :             :  integer,intent(in) :: kptrlatt(3,3)
    1179                 :             : 
    1180                 :             : !Local variables-------------------------------
    1181                 :             :  integer,parameter :: ncell=3
    1182                 :             :  integer :: nseed, i1,i2,i3,imc
    1183                 :             :  real(dp) :: lmin,vlength, ucvol_sc
    1184                 :             :  real(dp) :: rprimd_sc(3,3),gprimd_sc(3,3),gmet_sc(3,3),rmet_sc(3,3), qcart2red(3,3), qtmp(3),qmin(3),qmin_cart(3)
    1185         [ +  - ]:           3 :  integer, allocatable :: seed(:)
    1186                 :             : ! *************************************************************************
    1187                 :             : 
    1188   [ +  +  +  + ]:          39 :  mc%gmet = gmet; mc%ucvol = ucvol
    1189                 :             : 
    1190                 :             :  ! Supercell defined by the k-mesh
    1191   [ +  +  +  +  :         156 :  rprimd_sc(:,:) = MATMUL(rprimd, kptrlatt)
          +  +  +  +  +  
                      + ]
    1192                 :           3 :  call metric(gmet_sc, gprimd_sc, -1, rmet_sc, rprimd_sc, ucvol_sc)
    1193                 :             : 
    1194   [ +  +  +  + ]:          39 :  qcart2red(:,:) = two_pi * gprimd(:,:)
    1195                 :           3 :  call matrginv(qcart2red, 3, 3)
    1196                 :             : 
    1197                 :             :  ! Find the largest sphere inside the miniBZ in order to integrate the divergence analytically
    1198                 :           3 :  mc%q0sph = HUGE(one)
    1199         [ +  + ]:          21 :  do i1 = -ncell+1, ncell
    1200                 :          18 :    qtmp(1) = dble(i1) * 0.5_dp
    1201         [ +  + ]:         129 :    do i2 = -ncell+1, ncell
    1202                 :         108 :      qtmp(2) = dble(i2) * 0.5_dp
    1203         [ +  + ]:         774 :      do i3 = -ncell+1, ncell
    1204                 :         648 :        qtmp(3) = dble(i3) * 0.5_dp
    1205         [ +  + ]:         648 :        if (i1 == 0 .AND. i2 == 0 .AND. i3 == 0) cycle
    1206                 :         645 :        vlength = normv(qtmp, gmet_sc, 'G')
    1207         [ +  + ]:         753 :        if (vlength < mc%q0sph) mc%q0sph = vlength
    1208                 :             :      enddo
    1209                 :             :    enddo
    1210                 :             :  enddo
    1211                 :             : 
    1212                 :             :  ! Setup the random vectors for the Monte Carlo sampling of the miniBZ at q = 0
    1213                 :           3 :  mc%nmc_max = 2500000
    1214   [ -  +  -  + ]:           3 :  ABI_MALLOC(mc%qran,(3, mc%nmc_max))
    1215                 :           3 :  call random_seed(size=nseed)
    1216   [ -  +  +  -  :           9 :  ABI_MALLOC(seed, (nseed))
          +  -  +  -  -  
             +  -  +  -  
                      + ]
    1217         [ +  + ]:          27 :  do i1=1,nseed
    1218                 :          27 :    seed(i1) = NINT(SQRT(DBLE(i1) * 103731))
    1219                 :             :  end do
    1220                 :           3 :  call random_seed(put=seed)
    1221                 :           3 :  call random_number(mc%qran)
    1222         [ -  + ]:           3 :  ABI_FREE(seed)
    1223                 :             : 
    1224                 :             :  ! Overide the first "random vector" with 0
    1225         [ +  + ]:          12 :  mc%qran(:,1) = zero
    1226                 :             : 
    1227                 :             :  ! Fold qran into the Wignez-Seitz cell around q = 0
    1228         [ +  + ]:     7500000 :  do imc=2,mc%nmc_max
    1229                 :             :    lmin = HUGE(one)
    1230         [ +  + ]:    52499979 :    do i1 = -ncell+1, ncell
    1231                 :    44999982 :      qtmp(1) = mc%qran(1,imc) + dble(i1)
    1232         [ +  + ]:   322499871 :      do i2 = -ncell+1, ncell
    1233                 :   269999892 :        qtmp(2) = mc%qran(2,imc) + dble(i2)
    1234         [ +  + ]:  1934999226 :        do i3 = -ncell+1, ncell
    1235                 :  1619999352 :          qtmp(3) = mc%qran(3,imc) + dble(i3)
    1236                 :  1619999352 :          vlength = normv(qtmp, gmet_sc, 'G')
    1237         [ +  + ]:  1889999244 :          if (vlength < lmin) then
    1238                 :    42272448 :            lmin = vlength
    1239                 :             :            ! Get the q-vector in cartesian coordinates
    1240   [ +  +  +  +  :   676359168 :            qmin_cart(:) = two_pi * MATMUL( gprimd_sc(:,:) , qtmp )
                   +  + ]
    1241                 :             :            ! Transform it back to the reciprocal space
    1242   [ +  +  +  + ]:   549541824 :            qmin(:) = MATMUL(qcart2red , qmin_cart)
    1243                 :             :          end if
    1244                 :             :        enddo
    1245                 :             :      enddo
    1246                 :             :    enddo
    1247                 :             : 
    1248         [ +  + ]:    29999991 :    mc%qran(:,imc) = qmin(:)
    1249                 :             :  enddo
    1250                 :             : 
    1251         [ -  + ]:           3 : end subroutine mc_init
    1252                 :             : !!***
    1253                 :             : 
    1254                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1255                 :             : 
    1256                 :             : !!****f* m_vcoul/mc_integrate
    1257                 :             : !! NAME
    1258                 :             : !! mc_integrate
    1259                 :             : !!
    1260                 :             : !! FUNCTION
    1261                 :             : !!
    1262                 :             : !! SOURCE
    1263                 :             : 
    1264                 :          12 : subroutine mc_integrate(mc, mode, qibz, ng, gvec, rcut2, nkbz, vcoul, comm)
    1265                 :             : 
    1266                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1267                 :             :  class(mc_t),intent(in) :: mc
    1268                 :             :  real(dp),intent(in) :: rcut2
    1269                 :             :  integer,intent(in) :: nkbz, ng, comm
    1270                 :             :  character(len=*),intent(in) :: mode
    1271                 :             :  real(dp),intent(in) :: qibz(3)
    1272                 :             :  integer,intent(in) :: gvec(3, ng)
    1273                 :             :  real(dp),intent(out) :: vcoul(ng)
    1274                 :             : 
    1275                 :             : !Local variables-------------------------------
    1276                 :             :  integer,parameter :: master = 0
    1277                 :             :  integer :: ig, ig0, imc, nmc, my_rank, nprocs, ierr
    1278                 :             :  logical :: q_is_gamma
    1279                 :             :  real(dp)  :: qpg2, qpg(3)
    1280                 :             : ! *************************************************************************
    1281                 :             : 
    1282                 :          12 :  my_rank = xmpi_comm_rank(comm); nprocs = xmpi_comm_size(comm)
    1283   [ +  +  +  + ]:          21 :  q_is_gamma = all(abs(qibz) < tol16)
    1284                 :             : 
    1285                 :             :  ! Find index of G=0 in gvec.
    1286                 :          12 :  ig0 = -1
    1287         [ +  - ]:          12 :  do ig=1,ng
    1288   [ +  +  +  -  :          48 :    if (all(gvec(:, ig) == 0)) then
                   -  + ]
    1289                 :             :      ig0 = ig; exit
    1290                 :             :    end if
    1291                 :             :  end do
    1292         [ -  + ]:          12 :  ABI_CHECK(ig0 /= -1, "Cannot find G=0 in gvec!")
    1293                 :             : 
    1294         [ +  + ]:        3408 :  vcoul = zero
    1295                 :             : 
    1296                 :          12 :  select case (trim(mode))
    1297                 :             : 
    1298                 :             :  case ('MINIBZ')
    1299         [ +  + ]:        1136 :    do ig=1,ng
    1300         [ +  - ]:        1132 :      if (mod(ig, nprocs) /= my_rank) cycle ! MPI parallelism.
    1301         [ +  + ]:        1132 :      if (q_is_gamma .and. ig == ig0) cycle
    1302         [ +  + ]:        4524 :      qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig)
    1303                 :        1131 :      qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1304                 :        1131 :      nmc = adapt_nmc(mc%nmc_max, qpg2)
    1305         [ +  + ]:    43850951 :      do imc=1,nmc
    1306         [ +  + ]:   175399264 :        qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig) + mc%qran(:,imc)
    1307                 :    43849816 :        qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G') ** 2
    1308                 :    43850948 :        vcoul(ig) = vcoul(ig) + four_pi / qpg2 / REAL(nmc, dp)
    1309                 :             :      end do
    1310                 :             :    end do ! ig
    1311                 :             : 
    1312         [ +  + ]:           4 :    if (q_is_gamma .and. my_rank == master) then
    1313                 :             :      ! Compute ig0 component
    1314                 :           1 :      vcoul(ig0) = four_pi**2 * nkbz * mc%ucvol / ( 8.0_dp * pi**3 ) * mc%q0sph
    1315         [ +  + ]:     2500001 :      do imc=1,mc%nmc_max
    1316         [ +  + ]:    10000000 :        qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig0) + mc%qran(:,imc)
    1317                 :     2500000 :        qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1318         [ +  + ]:     2500001 :        if (qpg2 > mc%q0sph ** 2) vcoul(ig0) = vcoul(ig0) + four_pi / qpg2 / REAL(mc%nmc_max, dp)
    1319                 :             :      end do
    1320                 :             :    end if
    1321                 :             : 
    1322                 :             :  case ('MINIBZ-ERFC')
    1323         [ +  + ]:        1136 :    do ig=1,ng
    1324         [ +  - ]:        1132 :      if (mod(ig, nprocs) /= my_rank) cycle ! MPI parallelism.
    1325         [ +  + ]:        1132 :      if (q_is_gamma .and. ig == ig0) cycle
    1326         [ +  + ]:        4524 :      qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig)
    1327                 :        1131 :      qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1328                 :        1131 :      nmc = adapt_nmc(mc%nmc_max, qpg2)
    1329         [ +  + ]:    43850951 :      do imc=1,nmc
    1330         [ +  + ]:   175399264 :        qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig) + mc%qran(:,imc)
    1331                 :    43849816 :        qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1332                 :    43850948 :        vcoul(ig) = vcoul(ig) + four_pi / qpg2 / REAL(nmc,dp) * (  one - EXP( -0.25d0 * rcut2 * qpg2 ) )
    1333                 :             :      end do
    1334                 :             :    end do ! ig
    1335                 :             : 
    1336         [ +  + ]:           4 :    if (q_is_gamma .and. my_rank == master) then
    1337                 :             :      ! Override ig0 component
    1338                 :             :      vcoul(ig0) = four_pi**2 * nkbz * mc%ucvol / ( 8.0_dp * pi**3 ) &
    1339                 :           1 :         * ( mc%q0sph - SQRT(pi/rcut2) * abi_derf(0.5_dp*SQRT(rcut2)*mc%q0sph) )
    1340         [ +  + ]:     2500001 :      do imc=1,mc%nmc_max
    1341         [ +  + ]:    10000000 :        qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig0) + mc%qran(:,imc)
    1342                 :     2500000 :        qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1343         [ +  + ]:     2500001 :        if (qpg2 > mc%q0sph**2) then
    1344                 :      800113 :          vcoul(ig0) = vcoul(ig0) + four_pi / qpg2 / REAL(mc%nmc_max,dp) * (one - EXP( -0.25d0 * rcut2 * qpg2))
    1345                 :             :        end if
    1346                 :             :      end do
    1347                 :             :    end if
    1348                 :             : 
    1349                 :             :  case ('MINIBZ-ERF')
    1350         [ +  + ]:        1136 :    do ig=1,ng
    1351         [ +  - ]:        1132 :      if (mod(ig, nprocs) /= my_rank) cycle ! MPI parallelism.
    1352         [ +  + ]:        1132 :      if (q_is_gamma .and. ig == ig0) cycle
    1353         [ +  + ]:        4524 :      qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig)
    1354                 :        1131 :      qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1355                 :        1131 :      nmc = adapt_nmc(mc%nmc_max, qpg2)
    1356         [ +  + ]:    43850951 :      do imc=1,nmc
    1357         [ +  + ]:   175399264 :        qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig) + mc%qran(:,imc)
    1358                 :    43849816 :        qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1359                 :    43850948 :        vcoul(ig) = vcoul(ig) + four_pi / qpg2 / REAL(nmc,dp) * EXP( -0.25d0 * rcut2 * qpg2 )
    1360                 :             :      end do
    1361                 :             :    end do ! ig
    1362                 :             : 
    1363         [ +  + ]:           4 :    if (q_is_gamma .and. my_rank == master) then
    1364                 :             :      ! Override ig=ig0 component
    1365                 :           1 :      vcoul(ig0) = four_pi**2 * nkbz * mc%ucvol / ( 8.0_dp * pi**3 ) * SQRT(pi/rcut2) * abi_derf(0.5_dp*SQRT(rcut2)*mc%q0sph)
    1366                 :             : 
    1367         [ +  + ]:     2500001 :      do imc=1,mc%nmc_max
    1368         [ +  + ]:    10000000 :        qpg(:) = qibz(:) + gvec(:,ig0) + mc%qran(:,imc)
    1369                 :     2500000 :        qpg2 = normv(qpg, mc%gmet, 'G')**2
    1370         [ +  + ]:     2500001 :        if (qpg2 > mc%q0sph**2) then
    1371                 :      800113 :          vcoul(ig0) = vcoul(ig0) + four_pi / qpg2 / REAL(mc%nmc_max,dp) *  EXP( -0.25d0 * rcut2 * qpg2 )
    1372                 :             :        end if
    1373                 :             :      end do
    1374                 :             :    end if
    1375                 :             : 
    1376                 :             :  case default
    1377   [ +  +  +  - ]:          12 :    ABI_ERROR(sjoin("Invalid mode:", mode))
    1378                 :             :  end select
    1379                 :             : 
    1380                 :             :  ! Collect result on each MPI proc.
    1381                 :          12 :  call xmpi_sum(vcoul, comm, ierr)
    1382                 :             : 
    1383                 :          12 : end subroutine mc_integrate
    1384                 :             : !!***
    1385                 :             : 
    1386                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1387                 :             : 
    1388                 :             : !!****f* m_vcoul/mc_free
    1389                 :             : !! NAME
    1390                 :             : !! mc_free
    1391                 :             : !!
    1392                 :             : !! FUNCTION
    1393                 :             : !!  Free dynamic memory
    1394                 :             : !!
    1395                 :             : !! SOURCE
    1396                 :             : 
    1397                 :           3 : subroutine mc_free(mc)
    1398                 :             : 
    1399                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1400                 :             :  class(mc_t),intent(inout) :: mc
    1401                 :             : ! *************************************************************************
    1402                 :             : 
    1403         [ +  - ]:           3 :  ABI_SFREE(mc%qran)
    1404                 :             : 
    1405                 :           3 : end subroutine mc_free
    1406                 :             : !!***
    1407                 :             : 
    1408                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1409                 :             : 
    1410                 :             : !!****f* m_vcoul/beigi_cylinder_limit
    1411                 :             : !! NAME
    1412                 :             : !! beigi_cylinder_limit
    1413                 :             : !!
    1414                 :             : !! FUNCTION
    1415                 :             : !!
    1416                 :             : !! SOURCE
    1417                 :             : 
    1418                 :           1 : subroutine beigi_cylinder_limit(opt_cylinder, cryst, nqibz, nkbz, rcut, hcyl, boxcenter, pdir, i_sz)
    1419                 :             : 
    1420                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1421                 :             :  integer,intent(in) :: opt_cylinder, nqibz, nkbz, pdir(3)
    1422                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
    1423                 :             :  real(dp),intent(in) :: rcut, hcyl, boxcenter(3)
    1424                 :             :  real(dp),intent(out) :: i_sz
    1425                 :             : 
    1426                 :             : !Local variables-------------------------------
    1427                 :             :  integer :: ii, iq, npar, npt, gamma_pt(3,1)
    1428                 :             :  real(dp) :: step, bz_plane, dx, integ, q0_vol, q0_volsph, b1(3),b2(3),b3(3)
    1429                 :           1 :  real(dp),allocatable :: cov(:,:),par(:),qfit(:,:),sigma(:),var(:), vcfit(:,:),xx(:),yy(:)
    1430                 :             : ! *************************************************************************
    1431                 :             : 
    1432   [ +  +  +  + ]:           7 :  b1 = two_pi * cryst%gprimd(:,1); b2 = two_pi * cryst%gprimd(:,2); b3 = two_pi * cryst%gprimd(:,3)
    1433                 :             : 
    1434                 :           1 :  npt =100
    1435                 :           1 :  npar=8; gamma_pt = RESHAPE(([0, 0, 0]), [3, 1])
    1436         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(qfit, (3, npt))
    1437         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(vcfit, (1, npt))
    1438         [ -  + ]:           1 :  if (nqibz == 1) then
    1439                 :           0 :    ABI_ERROR("nqibz == 1 not supported when Beigi's method is used")
    1440                 :             :  endif
    1441   [ +  +  +  + ]:         401 :  qfit(:,:)=zero
    1442         [ +  + ]:         101 :  step=half/(npt * (nqibz-1))              ; qfit(3,:)=arth(tol6,step,npt)
    1443                 :             :  !step=(half/(nqibz-1)/tol6)**(one/npt) ; qfit(3,:)=geop(tol6,step,npt)
    1444                 :             : 
    1445         [ +  + ]:         101 :  do iq=1,npt
    1446                 :             :    call cutoff_cylinder(qfit(:,iq),1,gamma_pt,rcut,hcyl,pdir,boxcenter,&
    1447                 :         101 :                         Cryst%rprimd,vcfit(:,iq),opt_cylinder, xmpi_comm_self)
    1448                 :             :  end do
    1449                 :             : 
    1450         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(xx, (npt))
    1451         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(yy, (npt))
    1452         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(sigma, (npt))
    1453         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(par, (npar))
    1454         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(var, (npar))
    1455         [ -  + ]:           1 :  ABI_MALLOC(cov, (npar, npar))
    1456                 :             : 
    1457         [ +  + ]:         101 :  do ii=1,npt
    1458                 :         101 :    xx(ii) = normv(qfit(:,ii), cryst%gmet, 'G')
    1459                 :             :  end do
    1460         [ -  + ]:           1 :  ABI_FREE(qfit)
    1461   [ +  +  +  + ]:         201 :  sigma=one ; yy(:)=vcfit(1,:)
    1462         [ -  + ]:           1 :  ABI_FREE(vcfit)
    1463                 :             :  !call llsfit_svd(xx,yy,sigma,npar,K0fit,chisq,par,var,cov,info)
    1464                 :             :  !do ii=1,npt
    1465                 :             :  ! write(99,*)xx(ii),yy(ii),DOT_PRODUCT(par,K0fit(xx(ii),npar))
    1466                 :             :  !end do
    1467                 :           1 :  bz_plane=l2norm(b1.x.b2)
    1468                 :             :  !integ=K0fit_int(xx(npt),par,npar)
    1469                 :             :  !write(std_out,*)' SVD fit : chi-square',chisq
    1470                 :             :  !write(std_out,*)' fit-parameters : ',par
    1471                 :             :  !write(std_out,*)' variance ',var
    1472                 :             :  !write(std_out,*)' bz_plane ',bz_plane
    1473                 :             :  !write(std_out,*)' SCD integ ',integ
    1474                 :             :  ! Here Im assuming homogeneous mesh
    1475                 :           1 :  dx=(xx(2)-xx(1))
    1476                 :           1 :  integ=yy(2)*dx*3.0/2.0
    1477         [ +  + ]:          97 :  integ=integ+SUM(yy(3:npt-2))*dx
    1478                 :           1 :  integ=integ+yy(npt-1)*dx*3.0/2.0
    1479                 :             :  !write(std_out,*)' simple integral',integ
    1480                 :           1 :  q0_volsph = (two_pi)**3 / (nkbz * cryst%ucvol)
    1481                 :           1 :  q0_vol=bz_plane*two*xx(npt)
    1482                 :             :  !write(std_out,*)' q0 sphere : ',q0_volsph,' q0_vol cyl ',q0_vol
    1483                 :           1 :  i_sz = bz_plane * two * integ / q0_vol
    1484                 :             :  !write(std_out,*)' spherical approximation ',four_pi*7.44*q0_volsph**(-two_thirds)
    1485                 :             :  !write(std_out,*)' Cylindrical cutoff value ',i_sz
    1486                 :             :  !i_sz=four_pi*7.44*q0_vol**(-two_thirds)
    1487                 :             : 
    1488                 :           1 :  ABI_FREE(xx)
    1489                 :           1 :  ABI_FREE(yy)
    1490         [ -  + ]:           1 :  ABI_FREE(sigma)
    1491         [ -  + ]:           1 :  ABI_FREE(par)
    1492         [ -  + ]:           1 :  ABI_FREE(var)
    1493         [ -  + ]:           1 :  ABI_FREE(cov)
    1494                 :             : 
    1495                 :           1 : end subroutine beigi_cylinder_limit
    1496                 :             : !!***
    1497                 :             : 
    1498                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1499                 :             : 
    1500                 :             : !!****f* m_vcoul/beigi_surface_limit
    1501                 :             : !! NAME
    1502                 :             : !! beigi_surface_limit
    1503                 :             : !!
    1504                 :             : !! FUNCTION
    1505                 :             : !!
    1506                 :             : !! SOURCE
    1507                 :             : 
    1508                 :           0 : subroutine beigi_surface_limit(opt_slab, cryst, nqibz, nkbz, rcut, alpha, boxcenter, pdir, i_sz)
    1509                 :             : 
    1510                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1511                 :             :  integer,intent(in) :: opt_slab, nqibz, nkbz, pdir(3)
    1512                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
    1513                 :             :  real(dp),intent(in) :: rcut, alpha(3), boxcenter(3)
    1514                 :             :  real(dp),intent(out) :: i_sz
    1515                 :             : 
    1516                 :             : !Local variables-------------------------------
    1517                 :             :  integer :: ii, npt, gamma_pt(3,1)
    1518                 :             :  real(dp) :: step, bz_plane, dx, integ, q0_vol, q0_volsph, b1(3),b2(3),b3(3)
    1519                 :           0 :  real(dp),allocatable :: qfit(:,:),sigma(:),vcfit(:,:),xx(:),yy(:), qcart(:,:)
    1520                 :             : ! *************************************************************************
    1521                 :             : 
    1522         [ #  # ]:           0 :  b1 = two_pi * cryst%gprimd(:,1); b2 = two_pi * cryst%gprimd(:,2); b3 = two_pi * cryst%gprimd(:,3)
    1523                 :             : 
    1524                 :           0 :  gamma_pt=RESHAPE([0, 0, 0], [3, 1]) ! Gamma point
    1525                 :           0 :  npt=100 ! Number of points in 1D
    1526         [ #  # ]:           0 :  ABI_MALLOC(qfit, (3, npt))
    1527         [ #  # ]:           0 :  ABI_MALLOC(qcart, (3, npt))
    1528         [ #  # ]:           0 :  ABI_MALLOC(vcfit, (1, npt))
    1529         [ #  # ]:           0 :  if (nqibz == 1) then
    1530                 :           0 :    ABI_ERROR("nqibz == 1 not supported when Beigi's method is used")
    1531                 :             :  endif
    1532   [ #  #  #  # ]:           0 :  qfit(:,:)=zero
    1533   [ #  #  #  # ]:           0 :  qcart(:,:)=zero
    1534                 :             :  ! Size of the third vector
    1535                 :           0 :  bz_plane=l2norm(b3)
    1536                 :           0 :  q0_volsph=(two_pi)**3 / (nkbz * cryst%ucvol)
    1537                 :             :  ! radius that gives the same volume as q0_volsph
    1538                 :             :  ! Let's assume that c is perpendicular to the plane
    1539                 :             :  ! We also assume isotropic BZ around gamma
    1540                 :           0 :  step=sqrt((q0_volsph/bz_plane)/pi)/npt
    1541                 :             : 
    1542                 :             :  !step=half/(npt*(nqibz-1))
    1543                 :             :  ! Let's take qpoints along 1 line, the vcut does depend only on the norm
    1544         [ #  # ]:           0 :  qcart(1,:) = arth(tol6,step,npt)
    1545                 :             : 
    1546         [ #  # ]:           0 :  do ii=1,npt
    1547         [ #  # ]:           0 :    qfit(:,ii) = MATMUL(TRANSPOSE(Cryst%rprimd),qcart(:,ii)) / (2*pi)
    1548                 :             :    call cutoff_slab(qfit(:,ii), 1, gamma_pt, cryst%gprimd, rcut, &
    1549                 :           0 :                     boxcenter, pdir, alpha, vcfit(:,ii), opt_slab)
    1550                 :             :  end do
    1551                 :             : 
    1552         [ #  # ]:           0 :  ABI_MALLOC(xx, (npt))
    1553         [ #  # ]:           0 :  ABI_MALLOC(yy, (npt))
    1554         [ #  # ]:           0 :  ABI_MALLOC(sigma, (npt))
    1555         [ #  # ]:           0 :  do ii=1,npt
    1556                 :             :    !xx(ii)=qfit(1,:)
    1557                 :           0 :    xx(ii) = normv(qfit(:,ii), cryst%gmet, 'G')
    1558                 :             :  end do
    1559         [ #  # ]:           0 :  ABI_FREE(qfit)
    1560         [ #  # ]:           0 :  sigma=one
    1561         [ #  # ]:           0 :  yy(:)=vcfit(1,:)
    1562                 :             :  !yy(:)=one
    1563         [ #  # ]:           0 :  ABI_FREE(vcfit)
    1564                 :             : 
    1565                 :           0 :  dx=(xx(2)-xx(1))
    1566                 :             :  ! integ = \int dr r f(r)
    1567                 :           0 :  integ=xx(2)*yy(2)*dx*3.0/2.0
    1568         [ #  # ]:           0 :  integ=integ+DOT_PRODUCT(xx(3:npt-2),yy(3:npt-2))*dx
    1569                 :           0 :  integ=integ+xx(npt-1)*yy(npt-1)*dx*3.0/2.0
    1570                 :             :  !write(std_out,*)' simple integral',integ
    1571                 :           0 :  q0_vol=bz_plane*pi*xx(npt)**2
    1572                 :             :  !write(std_out,*)' q0 sphere : ',q0_volsph,' q0_vol cyl ',q0_vol
    1573                 :           0 :  i_sz=bz_plane*2*pi*integ/q0_vol
    1574                 :             :  !write(std_out,*)' spherical approximation ',four_pi*7.44*q0_volsph**(-two_thirds)
    1575                 :             :  !write(std_out,*)' Cylindrical cutoff value ',i_sz
    1576                 :             :  !i_sz=four_pi*7.44*q0_vol**(-two_thirds)
    1577                 :           0 :  ABI_FREE(xx)
    1578                 :           0 :  ABI_FREE(yy)
    1579                 :             : 
    1580   [ #  #  #  # ]:           0 : end subroutine beigi_surface_limit
    1581                 :             : !!***
    1582                 :             : 
    1583                 :             : !!****f* m_vcoul/carrier_isz
    1584                 :             : !! NAME
    1585                 :             : !!  carrier_isz
    1586                 :             : !!
    1587                 :             : !! FUNCTION
    1588                 :             : !!
    1589                 :             : !! SOURCE
    1590                 :             : 
    1591                 :         210 : real(dp) function carrier_isz(cryst, nqbz, qbz, rcut, comm) result(i_sz)
    1592                 :             : 
    1593                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1594                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
    1595                 :             :  integer,intent(in) :: nqbz, comm
    1596                 :             :  real(dp), intent(in) :: qbz(3, nqbz), rcut
    1597                 :             : 
    1598                 :             : !Local variables-------------------------------
    1599                 :             :  integer :: iq_bz
    1600                 :             :  real(dp) :: qbz_norm, bz_geometry_factor, qbz_cart(3), b1(3), b2(3), b3(3)
    1601                 :             : !************************************************************************
    1602                 :             : 
    1603   [ +  +  +  +  :        2100 :  b1 = two_pi * cryst%gprimd(:,1); b2 = two_pi * cryst%gprimd(:,2); b3 = two_pi * cryst%gprimd(:,3)
                   +  + ]
    1604                 :             : 
    1605                 :             :  bz_geometry_factor = zero
    1606         [ +  + ]:        9777 :  do iq_bz=1,nqbz
    1607         [ +  + ]:       38268 :    qbz_cart(:) = qbz(1,iq_bz)*b1(:) + qbz(2,iq_bz)*b2(:) + qbz(3,iq_bz)*b3(:)
    1608   [ +  +  +  +  :       38268 :    qbz_norm = NORM2(qbz_cart(:))
                   +  + ]
    1609         [ +  + ]:        9777 :    if (qbz_norm > TOLQ0) bz_geometry_factor = bz_geometry_factor - faux(qbz(:,iq_bz), rcut, b1, b2, b3)
    1610                 :             :  end do
    1611                 :             : 
    1612                 :         210 :  bz_geometry_factor = bz_geometry_factor + integratefaux(rcut, cryst%gprimd, cryst%ucvol, comm) * nqbz
    1613                 :         210 :  i_sz = four_pi * bz_geometry_factor  ! Final result stored here
    1614                 :             : 
    1615                 :         210 : end function carrier_isz
    1616                 :             : !!***
    1617                 :             : 
    1618                 :             : !!****f* m_vcoul/gygi_baldereschi_isz
    1619                 :             : !! NAME
    1620                 :             : !!  gygi_baldereschi_isz
    1621                 :             : !!
    1622                 :             : !! FUNCTION
    1623                 :             : !!
    1624                 :             : !! SOURCE
    1625                 :             : 
    1626                 :           8 : real(dp) function gygi_baldereschi_isz(cryst, nqbz, qbz, vc_ecut, ng, gvec) result(i_sz)
    1627                 :             : 
    1628                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1629                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
    1630                 :             :  integer,intent(in) :: nqbz, ng
    1631                 :             :  real(dp), intent(in) :: qbz(3, nqbz), vc_ecut
    1632                 :             :  integer,intent(in) :: gvec(3,ng)
    1633                 :             : 
    1634                 :             : !Local variables-------------------------------
    1635                 :             :  integer :: iq_bz, ig
    1636                 :             :  real(dp) :: bz_geometry_factor, intfauxgb, alfa, qpg2, qpg(3)
    1637                 :             : !************************************************************************
    1638                 :             : 
    1639                 :             :  ! the choice of alfa (the width of the gaussian) is somehow empirical
    1640                 :           8 :  alfa = 150.0 / vc_ecut
    1641                 :             : 
    1642                 :           8 :  bz_geometry_factor=zero
    1643         [ +  + ]:         224 :  do iq_bz=1,nqbz
    1644         [ +  + ]:       59192 :    do ig = 1,ng
    1645         [ +  + ]:      235872 :      qpg(:) = qbz(:,iq_bz) + gvec(:,ig)
    1646                 :       58968 :      qpg2 = normv(qpg, cryst%gmet, 'G')**2
    1647         [ +  + ]:       59184 :      if (qpg2 > TOLQ0) bz_geometry_factor = bz_geometry_factor - EXP(-alfa*qpg2)/qpg2
    1648                 :             :    end do
    1649                 :             :  end do
    1650                 :             : 
    1651                 :           8 :  intfauxgb = cryst%ucvol/four_pi/SQRT(0.5*two_pi*alfa)
    1652                 :           8 :  bz_geometry_factor = bz_geometry_factor + intfauxgb * nqbz
    1653                 :             : 
    1654                 :           8 :  i_sz = four_pi*bz_geometry_factor
    1655                 :             : 
    1656                 :           8 : end function gygi_baldereschi_isz
    1657                 :             : !!***
    1658                 :             : 
    1659                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1660                 :             : 
    1661                 :             : !!****f* m_vcoul/vcgen_init
    1662                 :             : !! NAME
    1663                 :             : !! vcgen_init
    1664                 :             : !!
    1665                 :             : !! FUNCTION
    1666                 :             : !!
    1667                 :             : !! SOURCE
    1668                 :             : 
    1669         [ #  # ]:           0 : subroutine vcgen_init(vcgen, cryst, kptrlatt, nkbz, nqibz, nqbz, qbz, rcut, gw_icutcoul, vcutgeo, vc_ecut, comm)
    1670                 :             : 
    1671                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1672                 :             :  class(vcgen_t),intent(out) :: vcgen
    1673                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
    1674                 :             :  integer,intent(in) :: kptrlatt(3,3), nkbz, nqibz, nqbz, gw_icutcoul
    1675                 :             :  real(dp),intent(in) :: qbz(3,nqbz), rcut, vc_ecut, vcutgeo(3)
    1676                 :             :  integer,intent(in) :: comm
    1677                 :             : 
    1678                 :             : !Local variables-------------------------------
    1679                 :             :  integer,parameter :: istwfk1 = 1
    1680                 :             :  integer :: gvec0(3) ! npw_,
    1681                 :             :  real(dp) :: q0_vol, bz_geometry_factor, rcut2
    1682                 :             :  character(len=500) :: msg
    1683                 :             :  real(dp) :: vcoul0(1), q_gamma(3)
    1684                 :             :  !integer,allocatable :: gvec_(:,:)
    1685                 :             : ! *************************************************************************
    1686                 :             : 
    1687                 :             :  ABI_UNUSED([vc_ecut])
    1688                 :             : 
    1689                 :             :  ! Save dimension and other useful quantities in Vcp
    1690                 :           0 :  vcgen%rcut      = rcut                 ! Cutoff radius for cylinder.
    1691                 :           0 :  vcgen%hcyl      = zero                 ! Length of finite cylinder (Rozzi's method, default is Beigi).
    1692         [ #  # ]:           0 :  vcgen%boxcenter = zero                 ! Boxcenter at the moment is supposed to be at the origin.
    1693         [ #  # ]:           0 :  vcgen%vcutgeo   = vcutgeo(:)           ! Info on the orientation and extension of the cutoff region.
    1694                 :           0 :  vcgen%nkbz      = nkbz
    1695                 :             : 
    1696                 :           0 :  call gw_icutcoul_to_mode(gw_icutcoul, vcgen%mode)
    1697                 :           0 :  q_gamma = zero
    1698                 :           0 :  gvec0 = 0
    1699                 :             : 
    1700                 :           0 :  select case (trim(vcgen%mode))
    1701                 :             :  case ('MINIBZ', 'MINIBZ-ERFC', 'MINIBZ-ERF')
    1702                 :           0 :    call vcgen%mc%init(cryst%rprimd, cryst%ucvol, cryst%gprimd, cryst%gmet, kptrlatt)
    1703                 :           0 :    rcut2 = vcgen%rcut**2
    1704                 :           0 :    call vcgen%mc%integrate(vcgen%mode, q_gamma, 1, gvec0, rcut2, nkbz, vcoul0, xmpi_comm_self)
    1705                 :             :    ! Treat the limit q --> 0.
    1706                 :           0 :    vcgen%i_sz = vcoul0(1)
    1707                 :             : 
    1708                 :             :  case ('SPHERE')
    1709                 :             :    ! A non-positive value of rcut activates the recipe of Spencer & Alavi, PRB 77, 193110 (2008) [[cite:Spencer2008]].
    1710         [ #  # ]:           0 :    if (vcgen%rcut < tol12) then
    1711                 :           0 :      vcgen%rcut = (cryst%ucvol * nkbz * 3.d0 / four_pi) ** third
    1712                 :           0 :      write(msg,'(2a,2x,f8.4,a)')ch10,' Using calculated rcut: ',vcgen%rcut,' to have same volume as the BvK crystal'
    1713                 :           0 :      call wrtout(std_out, msg)
    1714                 :             :    end if
    1715         [ #  # ]:           0 :    vcgen%vcutgeo = zero
    1716                 :             : 
    1717                 :             :    ! Treat the limit q --> 0
    1718                 :             :    ! The small cube is approximated by a sphere, while vc(q=0) = 2piR**2.
    1719                 :             :    ! if a single q-point is used, the expression for the volume is exact.
    1720                 :           0 :    vcgen%i_sz = two_pi * vcgen%rcut**2
    1721                 :             : 
    1722                 :             :  case ('CYLINDER')
    1723                 :           0 :    call cylinder_setup(cryst, vcgen%vcutgeo, vcgen%hcyl, vcgen%pdir, vcgen%opt_cylinder)
    1724                 :             : 
    1725                 :             :    ! If Beigi, treat the limit q --> 0.
    1726         [ #  # ]:           0 :    if (vcgen%opt_cylinder == 1) then
    1727                 :             :      call beigi_cylinder_limit(vcgen%opt_cylinder, cryst, nqibz, nkbz, &
    1728                 :           0 :                                vcgen%rcut, vcgen%hcyl, vcgen%boxcenter, vcgen%pdir, vcgen%i_sz)
    1729                 :             :    else
    1730                 :             :      ! In Rozzi's method the lim q+G --> 0 is finite.
    1731                 :             :      call cutoff_cylinder(q_gamma, 1, gvec0, vcgen%rcut, vcgen%hcyl, vcgen%pdir,&
    1732                 :           0 :                           vcgen%boxcenter, cryst%rprimd, vcoul0, vcgen%opt_cylinder, xmpi_comm_self)
    1733                 :           0 :      vcgen%i_sz = vcoul0(1)
    1734                 :             :    end if
    1735                 :             : 
    1736                 :             :  case ('SLAB')
    1737                 :           0 :    call surface_setup(cryst, vcgen%vcutgeo, vcgen%alpha, vcgen%rcut, vcgen%pdir, vcgen%opt_slab)
    1738                 :             : 
    1739                 :             :    ! If Beigi, treat the limit q --> 0.
    1740         [ #  # ]:           0 :    if (vcgen%opt_slab == 1) then
    1741                 :             :      ! Integrate numerically in the plane close to 0
    1742                 :             :      call beigi_surface_limit(vcgen%opt_slab, cryst, nqibz, nkbz, vcgen%rcut, vcgen%alpha, &
    1743                 :           0 :                               vcgen%boxcenter, vcgen%pdir, vcgen%i_sz)
    1744                 :             :    else
    1745                 :             :      ! In Rozzi's method the lim q+G --> 0 is finite.
    1746                 :             :      call cutoff_slab(q_gamma, 1, gvec0, cryst%gprimd, vcgen%rcut, &
    1747                 :           0 :                       vcgen%boxcenter, vcgen%pdir, vcgen%alpha, vcoul0, vcgen%opt_slab)
    1748                 :           0 :      vcgen%i_sz = vcoul0(1)
    1749                 :             :    end if
    1750                 :             : 
    1751                 :             :  case ('CRYSTAL', 'AUXILIARY_FUNCTION', "AUX_GB")
    1752                 :             : 
    1753         [ #  # ]:           0 :    if (vcgen%mode == "CRYSTAL") then
    1754                 :             :      ! Analytic integration of 4pi/q^2 over the volume element:
    1755                 :             :      ! $4pi/V \int_V d^3q 1/q^2 =4pi bz_geometric_factor V^(-2/3)$
    1756                 :             :      ! i_sz=4*pi*bz_geometry_factor*q0_vol**(-two_thirds) where q0_vol= V_BZ/N_k
    1757                 :             :      ! bz_geometry_factor: sphere=7.79, fcc=7.44, sc=6.188, bcc=6.946, wz=5.255 (see gwa.pdf, appendix A.4)
    1758                 :           0 :      q0_vol = (two_pi) **3 / (nkbz*cryst%ucvol); bz_geometry_factor=zero
    1759                 :           0 :      vcgen%i_sz = four_pi*7.44*q0_vol**(-two_thirds)
    1760                 :             : 
    1761         [ #  # ]:           0 :    else if (vcgen%mode == "AUXILIARY_FUNCTION") then
    1762                 :             :      ! Numerical integration of the exact-exchange divergence through the
    1763                 :             :      ! auxiliary function of Carrier et al. PRB 75, 205126 (2007) [[cite:Carrier2007]].
    1764                 :           0 :      vcgen%i_sz = carrier_isz(cryst, nqbz, qbz, rcut, comm)
    1765                 :             : 
    1766         [ #  # ]:           0 :    else if (vcgen%mode == "AUX_GB") then
    1767                 :             :      ! We use the auxiliary function of a Gygi-Baldereschi variant [[cite:Gigy1986]]
    1768                 :             :      ! TODO:
    1769                 :           0 :      ABI_ERROR("AUX_GB not implemented in vcgen_init")
    1770                 :             :      !call get_kg(kk_bz, istwfk1, vc_ecut, cryst%gmet, npw_, gvec_)
    1771                 :             :      !vcgen%i_sz = gygi_baldereschi_isz(cryst, nqbz, qbz, vc_ecut, ng, gvec_)
    1772                 :             :      !ABI_FREE(gvec_)
    1773                 :             : 
    1774                 :             :    else
    1775                 :           0 :      ABI_ERROR(sjoin("Need treatment of 1/q^2 singularity! for mode", vcgen%mode))
    1776                 :             :    end if
    1777                 :             : 
    1778                 :             :  case ('ERF')
    1779                 :           0 :    vcgen%i_sz = carrier_isz(cryst, nqbz, qbz, rcut, xmpi_comm_self)
    1780                 :             : 
    1781                 :             :  case ('ERFC')
    1782                 :             :    ! === Treat 1/q^2 singularity ===
    1783                 :             :    ! * There is NO singularity in this case.
    1784                 :           0 :    vcgen%i_sz = pi * vcgen%rcut**2 ! Final result stored here
    1785                 :             : 
    1786                 :             :  case default
    1787   [ #  #  #  #  :           0 :    ABI_BUG(sjoin('Unsupported cutoff mode:', vcgen%mode))
             #  #  #  # ]
    1788                 :             :  end select
    1789                 :             : 
    1790                 :             :  !call wrtout(std_out, sjoin(" vcgen%i_sz", ftoa(vcgen%i_sz)))
    1791                 :             : 
    1792                 :           0 : end subroutine vcgen_init
    1793                 :             : !!***
    1794                 :             : 
    1795                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1796                 :             : 
    1797                 :             : !!****f* m_vcoul/vcgen_get_vc_sqrt
    1798                 :             : !! NAME
    1799                 :             : !! vcgen_get_vc_sqrt
    1800                 :             : !!
    1801                 :             : !! FUNCTION
    1802                 :             : !!  Compute sqrt(vc(q, g))
    1803                 :             : !!
    1804                 :             : !! SOURCE
    1805                 :             : 
    1806                 :           0 : subroutine vcgen_get_vc_sqrt(vcgen, qpt, npw, gvec, q0, cryst, vc_sqrt, comm, &
    1807                 :           0 :                              vc) ! optional
    1808                 :             : 
    1809                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1810                 :             :  class(vcgen_t),intent(in) :: vcgen
    1811                 :             :  real(dp),intent(in) :: qpt(3), q0(3)
    1812                 :             :  integer,intent(in) :: npw, gvec(3,npw), comm
    1813                 :             :  type(crystal_t),intent(in) :: cryst
    1814                 :             :  complex(gwp),intent(out) :: vc_sqrt(npw)
    1815                 :             :  real(dp),optional,intent(out) :: vc(npw)
    1816                 :             : 
    1817                 :             : !Local variables-------------------------------
    1818                 :             :  integer :: ig, ig0
    1819                 :             :  real(dp) :: rcut2
    1820                 :             :  logical :: q_is_gamma
    1821                 :           0 :  real(dp),allocatable :: vcoul(:)
    1822                 :             : ! *************************************************************************
    1823                 :             : 
    1824                 :           0 :  q_is_gamma = normv(qpt, cryst%gmet, "G") < GW_TOLQ0
    1825                 :             : 
    1826                 :             :  ! Find the index of G=0 in gvec.
    1827                 :           0 :  ig0 = -1
    1828         [ #  # ]:           0 :  do ig=1,npw
    1829   [ #  #  #  #  :           0 :    if (all(gvec(:,ig) == 0)) then
                   #  # ]
    1830                 :             :     ig0 = ig; exit
    1831                 :             :    end if
    1832                 :             :  end do
    1833         [ #  # ]:           0 :  ABI_CHECK(ig0 /= -1, "Cannot find G=0 in gvec!")
    1834                 :             : 
    1835   [ #  #  #  #  :           0 :  ABI_MALLOC(vcoul, (npw))
          #  #  #  #  #  
                #  #  # ]
    1836                 :             : 
    1837                 :           0 :  select case (trim(vcgen%mode))
    1838                 :             :  case ('MINIBZ', 'MINIBZ-ERFC', 'MINIBZ-ERF')
    1839                 :           0 :    rcut2 = vcgen%rcut**2
    1840                 :           0 :    call vcgen%mc%integrate(vcgen%mode, qpt, npw, gvec, rcut2, vcgen%nkbz, vcoul, comm)
    1841                 :             : 
    1842                 :             :  case ('SPHERE')
    1843                 :           0 :    call cutoff_sphere(qpt, npw, gvec, cryst%gmet, vcgen%rcut, vcoul)
    1844                 :             : 
    1845                 :             :  case ('CYLINDER')
    1846                 :             :    call cutoff_cylinder(qpt, npw, gvec, vcgen%rcut, vcgen%hcyl, vcgen%pdir, &
    1847                 :           0 :                         vcgen%boxcenter, cryst%rprimd, vcoul, vcgen%opt_cylinder, comm)
    1848                 :             : 
    1849                 :             :  case ('SLAB')
    1850                 :             :    call cutoff_slab(qpt, npw, gvec, cryst%gprimd, vcgen%rcut, &
    1851                 :           0 :                     vcgen%boxcenter, vcgen%pdir, vcgen%alpha, vcoul, vcgen%opt_slab)
    1852                 :             : 
    1853                 :             :  case ('CRYSTAL', 'AUXILIARY_FUNCTION', "AUX_GB", "ERF", "ERFC")
    1854                 :             :    ! Compute |q+G| with special treatment of (q=0, g=0).
    1855         [ #  # ]:           0 :    do ig=1,npw
    1856         [ #  # ]:           0 :      if (q_is_gamma .and. ig == ig0) then
    1857         [ #  # ]:           0 :        vcoul(ig) = normv(q0 + gvec(:,ig), cryst%gmet, "G")
    1858                 :             :        !print *, "q_is_gamma with ", q0, "and vcoul:", vcoul(ig); stop
    1859                 :             :      else
    1860         [ #  # ]:           0 :        vcoul(ig) = normv(qpt + gvec(:,ig), cryst%gmet, "G")
    1861                 :             :      end if
    1862                 :             :    end do
    1863                 :             : 
    1864         [ #  # ]:           0 :    if (vcgen%mode == "ERF") then
    1865         [ #  # ]:           0 :      vcoul(:) = four_pi/(vcoul(:)**2) *  EXP( -0.25d0 * (vcgen%rcut*vcoul(:))**2 )
    1866         [ #  # ]:           0 :    else if (vcgen%mode == "ERFC") then
    1867         [ #  # ]:           0 :      vcoul(:) = four_pi/(vcoul(:)**2) * ( one - EXP( -0.25d0 * (vcgen%rcut*vcoul(:))**2 ) )
    1868                 :             :    else
    1869         [ #  # ]:           0 :      vcoul = four_pi/vcoul**2
    1870                 :             :    end if
    1871                 :             : 
    1872                 :             :  case default
    1873   [ #  #  #  #  :           0 :    ABI_BUG(sjoin('Unsupported cutoff mode:', vcgen%mode))
                   #  # ]
    1874                 :             :  end select
    1875                 :             : 
    1876                 :             :  ! Store final results in complex array as Rozzi's cutoff can give real negative values
    1877         [ #  # ]:           0 :  vc_sqrt = sqrt(cmplx(vcoul, zero))
    1878                 :             : 
    1879   [ #  #  #  # ]:           0 :  if (present(vc)) vc = vcoul
    1880         [ #  # ]:           0 :  ABI_FREE(vcoul)
    1881                 :             : 
    1882         [ #  # ]:           0 : end subroutine vcgen_get_vc_sqrt
    1883                 :             : !!***
    1884                 :             : 
    1885                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1886                 :             : 
    1887                 :             : !!****f* m_vcoul/vcgen_free
    1888                 :             : !! NAME
    1889                 :             : !! vcgen_free
    1890                 :             : !!
    1891                 :             : !! FUNCTION
    1892                 :             : !!  Free dynamic memory.
    1893                 :             : !!
    1894                 :             : !! SOURCE
    1895                 :             : 
    1896                 :           0 : subroutine vcgen_free(vcgen)
    1897                 :             : 
    1898                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1899                 :             :  class(vcgen_t),intent(inout) :: vcgen
    1900                 :             : ! *************************************************************************
    1901                 :             : 
    1902                 :           0 :  call vcgen%mc%free()
    1903                 :             : 
    1904                 :           0 : end subroutine vcgen_free
    1905                 :             : !!***
    1906                 :             : 
    1907                 :             : !----------------------------------------------------------------------
    1908                 :             : 
    1909                 :             : !!****f* m_vcoul/vcgen_print
    1910                 :             : !! NAME
    1911                 :             : !! vcgen_print
    1912                 :             : !!
    1913                 :             : !! FUNCTION
    1914                 :             : !!  Print info on the object.
    1915                 :             : !!
    1916                 :             : !! SOURCE
    1917                 :             : 
    1918                 :           0 : subroutine vcgen_print(vcgen, units, header, prtvol)
    1919                 :             : 
    1920                 :             : !Arguments ------------------------------------
    1921                 :             :  class(vcgen_t),intent(in) :: vcgen
    1922                 :             :  integer,intent(in) :: units(:), prtvol
    1923                 :             :  character(len=*),intent(in) :: header
    1924                 :             : 
    1925                 :             : !Local variables-------------------------------
    1926                 :             : !scalars
    1927                 :             :  integer :: ii
    1928                 :             :  character(len=500) :: msg
    1929                 :             : ! *************************************************************************
    1930                 :             : 
    1931                 :             :  ABI_UNUSED(prtvol)
    1932                 :             : 
    1933   [ #  #  #  # ]:           0 :  msg = ch10//' === '//trim(adjustl(header))//' === '
    1934                 :           0 :  call wrtout(units, msg)
    1935                 :             : 
    1936                 :           0 :  select case (vcgen%mode)
    1937                 :             : 
    1938                 :             :  case ('MINIBZ')
    1939                 :           0 :    write(msg,'(3a)')ch10,' cutoff-mode = ',trim(vcgen%mode)
    1940                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1941                 :             : 
    1942                 :             :  case ('MINIBZ-ERF')
    1943                 :           0 :    write(msg,'(3a)')ch10,' cutoff-mode = ',trim(vcgen%mode)
    1944                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1945                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1946                 :           0 :      ' === Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    1947                 :           0 :      '  Cutoff radius ......... ',vcgen%rcut,' [Bohr] ',ch10
    1948                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1949                 :             : 
    1950                 :             :  case ('MINIBZ-ERFC')
    1951                 :           0 :    write(msg,'(3a)')ch10,' cutoff-mode = ',trim(vcgen%mode)
    1952                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1953                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1954                 :           0 :      ' === Complement Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    1955                 :           0 :      '  Cutoff radius ......... ',vcgen%rcut,' [Bohr] ',ch10
    1956                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1957                 :             : 
    1958                 :             :  case ('SPHERE')
    1959                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    1960                 :           0 :     ' === Spherical cutoff === ',ch10,ch10,&
    1961                 :           0 :     '  Cutoff radius ......... ',vcgen%rcut,' [Bohr] ',ch10,&
    1962                 :           0 :     '  Volume of the sphere .. ',four_pi/three*vcgen%rcut**3,' [Bohr^3] '
    1963                 :             :     !FB: This has no meaning here! &  '  Sphere centered at .... ',vcgen%boxcenter,' (r.l.u) ',ch10
    1964                 :             :     !MG It might be useful if the system is not centered on the origin because in this case the
    1965                 :             :     !   matrix elements of the Coulomb have to be multiplied by a phase depending on boxcenter.
    1966                 :             :     !   I still have to decide if it is useful to code this possibility and which variable use to
    1967                 :             :     !   define the center (boxcenter is used in the tddft part).
    1968                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1969                 :             : 
    1970                 :             :  case ('CYLINDER')
    1971         [ #  # ]:           0 :    ii=imin_loc(ABS(vcgen%pdir-1))
    1972                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,i2,2a,3f10.2,a)')ch10,&
    1973                 :           0 :      ' === Cylindrical cutoff === ',ch10,ch10,&
    1974                 :           0 :      '  Cutoff radius ............... ',vcgen%rcut,' [Bohr] ',ch10,&
    1975                 :           0 :      '  Axis parallel to direction... ',ii,ch10,&
    1976                 :           0 :      '  Passing through point ....... ',vcgen%boxcenter,' (r.l.u) '
    1977                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1978                 :             : 
    1979                 :           0 :    write(msg,'(2a)')'  Infinite length  ....... ',ch10
    1980         [ #  # ]:           0 :    if (vcgen%hcyl/=zero) write(msg,'(a,f8.5,2a)')'  Finite length of ....... ',vcgen%hcyl,' [Bohr] ',ch10
    1981                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1982                 :             : 
    1983                 :             :  CASE ('SLAB')
    1984                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,3f10.2,2a)')ch10,&
    1985                 :           0 :      ' === Surface cutoff === ',ch10,ch10,&
    1986                 :           0 :      '  Cutoff radius .................... ',vcgen%rcut,' [Bohr] ',ch10,&
    1987                 :           0 :      '  Central plane passing through .... ',vcgen%boxcenter,' (r.l.u) ',ch10
    1988                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1989                 :             :    !write(msg,'(a)')'  Infinite length  .......'
    1990                 :             :    !if (vcgen%hcyl/=zero) write(msg,'(a,f8.5,a)')'  Finite length of .......',vcgen%hcyl,' [Bohr] '
    1991                 :             :    !call wrtout(units, msg)
    1992                 :             : 
    1993                 :             :  case ('AUXILIARY_FUNCTION')
    1994                 :           0 :    write(msg,'(3a)')ch10,' cutoff-mode = ',trim(vcgen%mode)
    1995                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    1996                 :             : 
    1997                 :             :  case ('AUX_GB')
    1998                 :           0 :    write(msg,'(3a)')ch10,' cutoff-mode = ',trim(vcgen%mode)
    1999                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    2000                 :             : 
    2001                 :             :  case ('CRYSTAL')
    2002                 :           0 :    write(msg,'(3a)')ch10,' cutoff-mode = ',trim(vcgen%mode)
    2003                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    2004                 :             : 
    2005                 :             :  case ('ERF')
    2006                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    2007                 :           0 :      ' === Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    2008                 :           0 :      '  Cutoff radius ......... ',vcgen%rcut,' [Bohr] ',ch10
    2009                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    2010                 :             : 
    2011                 :             :  case ('ERFC')
    2012                 :           0 :    write(msg,'(5a,f10.4,3a,f10.2,3a,3f10.5,2a)')ch10,&
    2013                 :           0 :      ' === Complement Error function cutoff === ',ch10,ch10,&
    2014                 :           0 :      '  Cutoff radius ......... ',vcgen%rcut,' [Bohr] ',ch10
    2015                 :           0 :    call wrtout(units, msg)
    2016                 :             : 
    2017                 :             :  case default
    2018   [ #  #  #  #  :           0 :    ABI_BUG(sjoin('Unknown cutoff mode: ', vcgen%mode))
          #  #  #  #  #  
                #  #  # ]
    2019                 :             :  end select
    2020                 :             : 
    2021                 :             :  !if (vcgen%nqlwl > 0) then
    2022                 :             :  !  write(msg,'(a,i3)')" q-points for optical limit: ",vcgen%nqlwl
    2023                 :             :  !  call wrtout(units, msg)
    2024                 :             :  !  do iqlwl=1,vcgen%nqlwl
    2025                 :             :  !    write(msg,'(1x,i5,a,2x,3f12.6)') iqlwl,')',vcgen%qlwl(:,iqlwl)
    2026                 :             :  !    call wrtout(units, msg)
    2027                 :             :  !  end do
    2028                 :             :  !end if
    2029                 :             : 
    2030         [ #  # ]:           0 : end subroutine vcgen_print
    2031                 :             : !!***
    2032                 :             : 
    2033   [ -  +  -  -  :        1218 : end module m_vcoul
          +  +  -  +  +  
          -  -  +  -  +  
          +  -  -  +  -  
                +  -  + ]
    2034                 :             : !!***
        

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