SIESTA (počítačový program) - SIESTA (computer program) - Wikipedia

„SIESTA“ přeadresuje tady. Pro další použití viz Siesta (disambiguation).
SIESTA

SIESTA (Španělská iniciativa pro elektronické simulace s tisíci atomy) je originální metoda a její implementace do počítačového programu, aby fungovala efektivně elektronická struktura výpočty a ab initio molekulární dynamika simulace molekuly a pevné látky. Účinnost SIESTA vychází z použití přísně lokalizovaných základových sad a z implementace algoritmů lineárního měřítka, které lze aplikovat na vhodné systémy. Velmi důležitou vlastností kódu je, že jeho přesnost a náklady lze vyladit v širokém rozsahu, od rychlých průzkumných výpočtů až po vysoce přesné simulace odpovídající kvalitě jiných přístupů, jako jsou metody s rovinnými vlnami a all-elektrony.

SIESTA backronym je španělská iniciativa pro elektronické simulace s tisíci atomů.

Od 13. května 2016, s oznámením verze 4.0, je SIESTA vydána v souladu s podmínkami GPL open-source licence. Zdrojové balíčky a přístup k vývojovým verzím lze získat na webu nová vývojová a distribuční platforma.

Funkce

SIESTA má tyto hlavní vlastnosti:

  • Využívá standardní samokonzistentní Kohn-Sham hustota funkční metoda v místní hustota (LDA-LSD) a aproximace generalizovaného gradientu (GGA), stejně jako v nelokální funkci, která zahrnuje van der Waalsovy interakce (VDW-DF).
  • Využívá zachování norem pseudopotenciály v jejich plně nelokální (Kleinman-Bylander) formě.
  • Využívá to atomové orbitaly jako základna, která umožňuje neomezené vícenásobné zeta a úhlové momenty, polarizaci a orbitály mimo lokalitu. Radiální tvar každého orbitu je číselný a uživatel může použít a poskytnout jakýkoli tvar, s jedinou podmínkou, že musí být konečné podpory, tj. Musí být striktně nula za vzdálenost poskytnutou uživatelem od odpovídající jádro. Základové sady konečné podpory jsou klíčem pro výpočet hamiltonovské a překrývající se matice v operacích O (N).
  • Promítá elektronové vlnové funkce a hustotu do mřížky v reálném prostoru za účelem výpočtu Hartreeho a směnně korelačních potenciálů a jejich maticových prvků.
  • Kromě standardní metody Rayleigh-Ritz eigenstate umožňuje použití lokalizovaných lineárních kombinací obsazených orbitalů (funkce valenční vazby nebo Wannier), čímž se počítačový čas a paměť lineárně mění s počtem atomů. Simulace s několika stovkami atomů jsou možné u skromných pracovních stanic.
  • Je napsán v Fortran 95 a paměť je přidělována dynamicky.
  • Může být kompilován pro sériové nebo paralelní provedení (v MPI).

SIESTA běžně poskytuje:

  • Celková a částečná energie.
  • Atomové síly.
  • Tenzor stresu.
  • Elektrický dipólový moment.
  • Atomová, orbitální a vazebná populace (Mulliken ).
  • Hustota elektronů.

A také (i když ne všechny možnosti jsou kompatibilní):

  • Relaxace geometrie, pevná nebo variabilní buňka.
  • Molekulární dynamika při konstantní teplotě (nosní termostat).
  • Variabilní dynamika buněk (Parrinello-Rahman).
  • Spin polarizovaný výpočty (kolineární nebo ne).
  • k-vzorkování Brillouinova zóna.
  • Místní a orbitální projekce hustota stavů.
  • Křivky COOP a COHP pro analýzu chemických vazeb.
  • Dielektrická polarizace.
  • Vibrace (fonony).
  • Struktura pásma.
  • Balistický transport elektronů v nerovnováze (prostřednictvím TranSIESTA)

Silné stránky SIESTA

Hlavní silné stránky SIESTA jsou:

  1. Flexibilní kód v přesnosti
  2. Může to řešit výpočetně náročné systémy (systémy v současné době mimo dosah kódů rovinných vln)
  3. Vysoce efektivní paralelizace
  4. Podpora pro profesionální použití

Použití lineární kombinace numerických atomových orbitalů činí ze SIESTA flexibilní a efektivní DFT kód. SIESTA je schopna vytvářet velmi rychlé výpočty s malými základními sadami, což umožňuje výpočetní systémy s tisícem atomů. Současně použití úplnějších a přesnějších základen umožňuje dosáhnout přesností srovnatelných s přesností výpočtů standardních rovinných vln, a to stále za výhodnou výpočetní cenu.

Implementovaná řešení

SIESTA je od svého zavedení v roce 1996 neustále vyvíjena. Hlavní řešení implementovaná v aktuální verzi jsou:

  • Kolineární a nekolineární spin polarizované výpočty
  • Efektivní implementace funkce Van der Waals
  • Funkce Wannier implementace
  • Modul TranSIESTA / TBTrans (NOVINKA! Ve verzi 4.1)
  • Opravy Coulomb na místě (DFT + U) (NOVINKA! Ve verzi 4.1)
  • Popis silných lokalizovaných elektronů, oxidů přechodných kovů
  • Spin-orbitová vazba (SOC) (NOVINKA! Ve verzi 4.1)
  • Topologický izolátor, polovodičové struktury a výpočty kvantového přenosu
  • NEB (Nudged Elastic Band) (rozhraní s LUA ) (NOVINKA! Ve verzi 4.1)

Řešení ve vývoji

Nástroje pro následné zpracování

Počet nástroje pro následné zpracování pro SIESTA byly vyvinuty. Tyto programy mohou být užitečné ke zpracování výstupu SIESTA nebo k doplnění funkčnosti programu.

Aplikace

Od svého zavedení se SIESTA stala docela populární a je stále více využívána výzkumnými pracovníky v geovědách, biologii a strojírenství (kromě těch, které se nacházejí v přirozeném prostředí fyziky materiálů a chemie) a byla aplikována na širokou škálu systémů včetně povrchů, adsorbátů , nanotrubice, nanoklastry, biologické molekuly, amorfní polovodiče, feroelektrické filmy, nízkodimenzionální kovy atd.[1][2][3]

Viz také

Reference

  • Izquierdo, J .; Vega, A .; Balbás, L .; Sánchez-Portal, Daniel; Junquera, Javier; Artacho, Emilio; Soler, Jose; Ordejón, Pablo (2000). "Systematické ab initio studium elektronických a magnetických vlastností různých systémů čistého a smíšeného železa". Fyzický přehled B. 61 (20): 13639. Bibcode:2000PhRvB..6113639I. doi:10.1103 / PhysRevB.61.13639.
  • Robles, R .; Izquierdo, J .; Vega, A .; Balbás, L. (2001). „Celoelektronová a pseudopotenciální studie spinové polarizace povrchu V (001): LDA versus GGA“. Fyzický přehled B. 63 (17): 172406. arXiv:cond-mat / 0012064. Bibcode:2001PhRvB..63q2406R. doi:10.1103 / PhysRevB.63.172406.
  • Soler, José M .; Artacho, Emilio; Gale, Julian D; García, Alberto; Junquera, Javier; Ordejón, Pablo; Sánchez-Portal, Daniel (2002). "Metoda SIESTA pro ab initio objednat-N simulace materiálů ". Journal of Physics: Condensed Matter. 14 (11): 2745–2779. arXiv:cond-mat / 0104182. Bibcode:2002JPCM ... 14.2745S. doi:10.1088/0953-8984/14/11/302.
  1. ^ Mashaghi A a kol. Hydratace silně ovlivňuje molekulární a elektronovou strukturu membránových fosfolipidů J. Chem. Phys. 136, 114709 (2012) [1]
  2. ^ Mashaghi A a kol. Mezipovrchová voda usnadňuje přenos energie vyvoláním rozšířených vibrací v membránových lipidech, J. Phys. Chem. B, 2012, 116 (22), s. 6455–6460 [2]
  3. ^ Mashaghi A a kol. Vylepšená autoionizace vody na fosfolipidových rozhraních. J. Phys. Chem. C, 2013, 117 (1), s. 510–514 [3]

externí odkazy