DFT-Softwarepaket für Anfänger?
Ich möchte einige grundlegende Berechnungen mit DFT durchführen. Ich interessiere mich für die Festkörperphysik stark korrelierter Materialien in 3D (zum Beispiel Hochtemperatursupraleiter) oder 2D (zum Beispiel Graphen oder Übergangsmetalldichalkogenid-Monoschichten). Ich bevorzuge freie Software (idealerweise Open Source, aber zumindest kostenlos), die einfach zu bedienen ist. Ich interessiere mich für DFT als Werkzeug zur Berechnung der Materialeigenschaften, und ich bin nicht daran interessiert, die Details von DFT zu lernen (zumindest nicht jetzt), und ich bin auch nicht an Softwareentwicklung interessiert.
Ich habe einen Hintergrund in Festkörperphysik, aber ich bin ein absoluter Anfänger der DFT. Ich dachte an ABINIT, JDFTx oder Quantum Espresso oder ein anderes kostenloses / einfach zu verwendendes Paket. Irgendein Vorschlag?
Cross Post vom Physik-Stack-Austausch .
Antworten
QuantumVITAS
Soweit ich weiß, sind die Anforderungen von OP
- Führen Sie grundlegende Berechnungen mit DFT durch
- Bevorzugen Sie Open-Source-Software, die einfach zu bedienen ist
- Interessiert an DFT nur als Werkzeug zur Berechnung der Materialeigenschaften
- Nicht daran interessiert, Details der DFT / Software-Entwicklung zu erfahren
Da das OP Quantum ESPRESSO bereits kennt und nur an der Berechnung der grundlegenden Eigenschaften von Materialien mit einer benutzerfreundlichen OpenSource- Software interessiert ist, werde ich eine neue GUI für Quantum ESPRESSO mit dem Namen QuantumVITAS (Quantum Visualization Interacting Toolkit für Ab-initio-Simulationen) einführen . Es wird mit der Quantum Espresso-Engine und Pseudopotential-Bibliotheken geliefert und funktioniert sofort unter Windows, Linux und Mac OS.
Es ist dazu in der Lage
Magnetismus und Spinorbitalkopplung (SOC)
DFT + U.
Hybridfunktionen
Van der Waals-Korrekturen
Strukturoptimierung / Relaxation (OPT)
Zustandsdichte (DOS)
Bandstruktur (einschließlich spinpolarisiert und SOC)
Molekulardynamik (Dr. med. Born-Oppenheimer)
Zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie (TDDFT)
Phonon (Gammapunkt, DOS, Dispersion, Raman, Dielektrizitätskonstante)
NEB (Nudged Elastic Band) zur Berechnung der Übergangsenergiebarriere
Projektion auf Atomorbitale (auf jedes Atom oder auf jedes Element, auch im spinpolarisierten Fall und im SOC)
WARNUNG: Das Tool sollte nicht als Black Box verwendet werden und Sie sollten sich der Fallstricke bewusst sein, die Sie erwarten!.
SIESTA
Ich kann SIESTA nur empfehlen. Von der Website :
SIESTA ist sowohl eine Methode als auch eine Implementierung eines Computerprogramms zur Durchführung effizienter elektronischer Strukturberechnungen und Ab-initio-Simulationen der Molekulardynamik von Molekülen und Festkörpern. Die Effizienz von SIESTA beruht auf der Verwendung eines Basissatzes streng lokalisierter Atomorbitale. Ein sehr wichtiges Merkmal des Codes ist, dass seine Genauigkeit und Kosten in einem weiten Bereich eingestellt werden können, von schnellen explorativen Berechnungen bis zu hochgenauen Simulationen, die der Qualität anderer Ansätze entsprechen, wie z. B. ebenen Wellenmethoden.
Da numerische Orbitale verwendet werden, ist der Speicherbedarf geringer als die von Ihnen genannten Codes. Einige der Eigenschaften, die berechnet werden können:
- Gesamt- und Teilenergien.
- Atomkräfte.
- Spannungstensor.
- Elektrisches Dipolmoment.
- Atom-, Orbital- und Bindungspopulationen (Mulliken).
- Elektronendichte.
- Geometrie-Relaxation, feste oder variable Zelle.
- Molekulardynamik bei konstanter Temperatur (Nasenthermostat).
- Variable Zelldynamik (Parrinello-Rahman).
- Spin polarisierte Berechnungen (kollinear oder nicht).
- k-Probenahme der Brillouin-Zone.
- Lokale und orbital projizierte Zustandsdichte.
- COOP- und COHP-Kurven für die Analyse chemischer Bindungen.
- Dielektrische Polarisation.
- Schwingungen (Phononen).
- Bandstruktur.
Der Code kann hier heruntergeladen werden . Die Seite enthält Links zum Handbuch , zu den Tutorials und zur Mailingliste .
Ein großes Merkmal ist das TranSIESTA-Modul, mit dem Transportberechnungen mit mehreren Elektroden durchgeführt werden können.
Hier ist als Beispiel eine Eingabedatei. Es ist ein freies Format und verwendet Schlüsselwörter für die Aufgabe, die Sie ausführen möchten:
# ---------------------------------------------------------------------------
# Name and Label
# ---------------------------------------------------------------------------
SystemName BN-Cd-p0
SystemLabel BN-Cd-p0
# ---------------------------------------------------------------------------
# Lattice
# ---------------------------------------------------------------------------
LatticeConstant 12.787740 Ang
%block LatticeVectors
1.394587 0.000000 0.000000
0.000000 1.394587 0.000000
0.000000 0.000000 1.000000
%endblock LatticeVectors
# ---------------------------------------------------------------------------
# Species and Atoms
# ---------------------------------------------------------------------------
NumberOfSpecies 3
NumberOfAtoms 121
%block ChemicalSpeciesLabel
1 5 B
2 7 N
3 48 Cd
%endblock ChemicalSpeciesLabel
# ---------------------------------------------------------------------------
# Atomic Coordinates
# ---------------------------------------------------------------------------
AtomicCoordinatesFormat Ang
%block AtomicCoordinatesAndAtomicSpecies
12.92631935 8.92625145 2.84349444 1 1 B
12.92618164 8.92582742 7.10464184 1 2 B
12.93639581 8.92650310 11.36723889 1 3 B
.
.
.
12.20659949 6.53582303 9.93994222 2 117 N
12.73788419 7.68704422 0.71272677 1 118 B
12.72084758 7.68856837 4.97486209 1 119 B
12.73073524 7.68655704 9.23576392 1 120 B
8.91680374 2.17946810 5.76712116 3 121 Cd
%endblock AtomicCoordinatesAndAtomicSpecies
PAO.BasisSize DZP
MD.TypeOfRun CG
MD.NumCGsteps 0
MinSCFIterations 3
MaxSCFIterations 1000
SpinPolarized .true.
MeshCutoff 500 Ry
DM.MixingWeight 0.25
DM.NumberPulay 1
DM.Tolerance 0.001
XC.functional GGA
XC.authors PBE
SolutionMethod diagon
#############################
XML.Write .true.
---------------------------------------------------------------------------
# ---------------------------------------------------------------------------
XML.Write .true.
#############################
WriteEigenvalues .true.
WriteKbands .true.
WriteBands .true.
WriteWaveFunctions .true.
SaveRho .true.
SaveElectrostaticPotential .true.
UseSaveData .true.
%block kgrid_Monkhorst_Pack
1 0 0 0.0
0 1 0 0.0
0 0 20 0.0
%endblock kgrid_Monkhorst_Pack
%block BandLines
1 0.00 0.00 0.00 \Gamma #Starting from gamma point
200 0.00 0.00 1.00 Z #200 points from gamma to Z.
%endblock BandLines
%block LocalDensityOfStates
-20.00 0.00 eV
%endblock LocalDensityOfStates
%block ProjectedDensityOfStates
-7.0 1.0 0.05 1000 eV
%endblock ProjectedDensityOfStates
#################################
# Charge calculation #
#################################
WriteMullikenPop 1
WriteDenchar .true.
WriteHirshfeldPop .true.
WriteVoronoiPop .true.
SaveTotalCharge .true.
SaveBaderCharge .true.
#################################
CASTEP
Ich würde CASTEP empfehlen . Es ist kein Open Source, bietet jedoch eine kostenlose akademische Lizenzoption. Es ist sehr einfach zu bedienen und anfängerfreundlich, mit vernünftigen "Standard" -Parametern und verfügt über ein eingebautes Hilfesystem. Das On-the-Fly-System zur Erzeugung von Pseudopotentialen erleichtert die Einrichtung von Berechnungen und vermeidet einige häufige Fallstricke. Die MPI-Parallelisierung erfolgt ebenfalls automatisch und effizient.
Sie können es jedoch nicht für kommerzielle Zwecke verwenden, da es als Teil des Materials Studio verkauft wird.
Questaal
Webseite: https://www.questaal.org/about/questaal/
Beschreibung: Questaal ist das fortschrittlichste Open-Source-DFT-Paket zur Untersuchung der Physik starker Korrelation in 3D-Materialien. Im Detail implementiert Questaal dazu ein QSGW + DMFT-Modul.
Bei lokalisierten elektronischen Orbitalen ($d-$ oder $f-$Typ) an den Zuständen nahe der Fermi-Ebene teilnehmen, der Effekt der elektronischen Korrelation kann nicht als kleine Störung (RPA) berücksichtigt werden und genauere Methoden müssen aufgerufen werden. Der Questaal- Code wurde mit dem von K. Haule und Mitarbeitern entwickelten zeitkontinuierlichen Quanten-Monte-Carlo-Löser verknüpft . Dies koppelt die QSGW-Beschreibung des Gitters mit den neuesten Ansätzen der dynamischen Mittelfeldtheorie. Für diesen Code muss Haules CTQMC installiert sein. Die Schnittstelle zu diesem Code ist [lmfdmft].
Download-Seite:https://www.questaal.org/get/
Veröffentlichte Artikel mit Questaal: https://www.questaal.org/news/categories/
Quantum ESPRESSO
Ich denke, Sie sollten einen Code wählen, der viele Zitate enthält, was bedeutet, dass die mit diesem Code erzielten Ergebnisse zuverlässig und vernünftig sind und verschiedene physikalische Probleme lösen können. Unter den DFT-Codes hat Quantum ESPRESSO mehr als 12.000 Zitate und könnte eine gute Wahl sein.