Qbox - Qbox
Původní autoři | Francois Gygi |
---|---|
Vývojáři | Francois Gygi, Ivan Duchemin, Jun Wu, Quan Wan, William Dawson, Martin Schlipf, He Ma, Michael LaCount |
První vydání | 2003 |
Stabilní uvolnění | 1.72 / 11. listopadu 2020 |
Úložiště | github |
Napsáno | C ++ |
Operační systém | Unix, Unixový, FreeBSD |
Licence | GPL |
webová stránka | qboxcode |
Qbox je open-source software balíček pro simulace atomového měřítka molekuly, kapaliny a pevné látky. Implementuje první principy (nebo ab initio) molekulární dynamika, a simulace metoda, ze které jsou odvozeny meziatomové síly kvantová mechanika. Qbox je vydán pod a GNU General Public License (GPL) s dokumentací poskytnutou na http://qboxcode.org. Je k dispozici jako FreeBSD přístav.[1]
Hlavní rysy
- Born-Oppenheimer molekulární dynamika v mikrokanonický (NVE) nebo kanonický soubor (NVT)
- Car-Parrinello molekulární dynamika
- Omezená molekulární dynamika pro termodynamická integrace
- Efektivní výpočet maximálně lokalizovaných Wannierovy funkce
- GGA a hybridní hustota funkční aproximace (LDA, PBE, SCAN, PBE0, B3LYP, HSE06, ...)
- Elektronická struktura za přítomnosti konstanty elektrické pole
- Výpočet elektroniky polarizovatelnost
- Elektronická odezva na libovolné vnější potenciály
- Infračervený a Ramanova spektroskopie
Metody a aproximace
Qbox vypočítává trajektorie molekulární dynamiky atomů pomocí Newton pohybové rovnice se silami odvozenými od elektronická struktura výpočty prováděné pomocí Teorie funkční hustoty. Simulace lze provádět buď v rámci Born-Oppenheimer aproximace nebo použití Car-Parrinello molekulární dynamika. Elektronický základní stav je vypočítán v každém časovém kroku řešením Kohn-Shamovy rovnice. Různé úrovně Teorie funkční hustoty lze použít aproximace, včetně aproximace místní hustoty (LDA) zobecněná gradientová aproximace (GGA) nebo hybridní funkcionály které obsahují zlomek Hartree-Fock vyměňovat energii. Elektronický vlnové funkce jsou rozšířeny pomocí rovinná vlna základní sada. Interakci elektronů a iontů představuje pseudopotenciály.
Příklady použití
- Elektronické vlastnosti nanočástic[2]
- Elektronické vlastnosti vodných roztoků[3]
- Volná energetická krajina molekul[4]
- Infračervená a Ramanova spektra vodíku za vysokého tlaku[5]
- Vlastnosti rozhraní pevná látka-kapalina[6]
Architektura a implementace kódu
Qbox je zapsán C ++ a implementuje paralelismus pomocí obou rozhraní pro předávání zpráv (MPI) a OpenMP aplikační programovací rozhraní. Využívá BLAS, LAPACK, ScaLAPACK, FFTW a Apache Xerces knihovny. Qbox byl navržen[7] pro provoz na masivně paralelní počítače jako IBM Blue Gene superpočítač nebo Cray XC40 superpočítač. V roce 2006 byl použit k vytvoření záznamu výkonnosti[8] na počítači BlueGene / L nainstalovaném na Lawrence Livermore National Laboratory.
Rozhraní s jiným simulačním softwarem
Funkčnost Qboxu lze vylepšit propojením s jiným simulačním softwarem pomocí a klient-server paradigma. Mezi příklady spojené operace Qbox patří:
- Energie zdarma výpočty: Ve spojení s Softwarová sada pro pokročilé simulace souborů (SSAGES).
- Kvazičástice energetické výpočty: ve spojení s ZÁPAD softwarový balíček s poruchami více těl.
- Cesta integrální kvantové simulace: ve spojení s i-PI univerzální silový motor.
Viz také
Reference
- ^ „Vyhledávání portů FreeBSD“.
- ^ Arin R. Greenwood; Márton Vörös; Federico Giberti; Giulia Galli (2018). „Emergentní elektronické a dielektrické vlastnosti interagujících nanočástic při konečné teplotě“. Nano dopisy. 18 (1): 255–261. Bibcode:2018NanoL..18..255G. doi:10,1021 / acs.nanolett.7b04047. OSTI 1421969. PMID 29227689.
- ^ Tuan Anh Pham; Marco Govoni; Robert Seidel; Stephen E. Bradforth; Eric Schwegler; Giulia Galli (2017). „Elektronická struktura vodných roztoků: překlenutí propasti mezi teorií a experimenty“. Vědecké zálohy. 3 (6): e1603210. Bibcode:2017SciA .... 3E3210P. doi:10.1126 / sciadv.1603210. PMC 5482551. PMID 28691091.
- ^ Emre Sevgen; Federico Giberti; Hythem Sidky; Jonathan K. Whitmer; Giulia Galli; Francois Gygi; Juan J. de Pablo (2018). „Hierarchická vazba molekulární dynamiky prvních principů s pokročilými metodami vzorkování“. Journal of Chemical Theory and Computation. 14 (6): 2881−2888. doi:10.1021 / acs.jctc.8b00192. PMID 29694787.
- ^ Chunyi Zhang; Cui Zhang; Mohan Chen; Wei Kang; Zhuowei Gu; Jianheng Zhao; Cangli Liu; Chengwei Sun; Ping Zhang (2018). „Infračervené záření s konečnou teplotou a Ramanova spektra vysokotlakého vodíku z molekulární dynamiky prvního principu“. Fyzický přehled B. 98 (14): 144301. Bibcode:2018PhRvB..98n4301Z. doi:10.1103 / PhysRevB.98.144301.
- ^ Rengin Pekös; Davide Donadio (2017). „Disociativní adsorpce vody na (211) stupňovitých kovových povrchech simulacemi prvního principu“. Journal of Physical Chemistry C. 121 (31): 16783–16791. doi:10.1021 / acs.jpcc.7b03226.
- ^ Francois Gygi (2008). "Architecture of Qbox: A scalable first-Principles Molecular Dynamics Code". IBM Journal of Research and Development. 52 (1, 2): 137–144. doi:10.1147 / kolo 521.0137. ISSN 0018-8646.
- ^ „Superpočítač nastavuje nový výkonnostní rekord“.