Pacchetto software DFT per principianti?
Vorrei iniziare a fare alcuni calcoli di base utilizzando DFT. Sono interessato alla fisica dello stato solido di materiali fortemente correlati in 3D (ad esempio superconduttori ad alta temperatura) o 2D (ad esempio, grafene, o monostrati di dichalcogenide di metalli di transizione). Preferisco il software libero (idealmente, open source, ma almeno gratuito) che sia facile da usare. Sono interessato a DFT come strumento per calcolare le proprietà dei materiali, e non mi interessa apprendere i dettagli di DFT (almeno non ora) e inoltre non sono interessato allo sviluppo di software.
Ho una formazione in fisica dello stato solido, ma sono un principiante assoluto di DFT. Stavo pensando ad ABINIT, JDFTx o Quantum Espresso, o qualsiasi altro pacchetto gratuito / facile da usare. Qualche suggerimento?
Cross post dallo scambio di stack di fisica .
Risposte
QuantumVITAS
A quanto ho capito, i requisiti di OP sono
- Esegui calcoli di base utilizzando DFT
- Preferisci un software open source facile da usare
- Interessato a DFT solo come strumento per calcolare le proprietà dei materiali
- Non sono interessato a conoscere i dettagli dello sviluppo di DFT / software
Poiché l'OP è già a conoscenza di Quantum ESPRESSO ed è interessato solo al calcolo delle proprietà di base dei materiali utilizzando un software opensource facile da usare, introdurrò una nuova GUI per Quantum ESPRESSO denominata QuantumVITAS (Quantum Visualization Interacting Toolkit for Ab-initio Simulations). Viene fornito in bundle con il motore Quantum Espresso e le librerie pseudopotenziali e funziona immediatamente in Windows, Linux e Mac OS.
È capace di fare
Magnetismo e accoppiamento orbitale di spin (SOC)
DFT + U
Funzionali ibridi
Correzioni di Van der Waals
Ottimizzazione / rilassamento strutturale (OPT)
Densità di stati (DOS)
Struttura della banda (inclusi spin polarizzati e SOC)
Dinamica molecolare (Born – Oppenheimer MD)
Teoria del funzionamento della densità dipendente dal tempo (TDDFT)
Phonon (punto gamma, DOS, dispersione, raman, costante dielettrica)
NEB (Nudged Elastic Band) per il calcolo della barriera di energia di transizione
Proiezione su orbitali atomici (su ogni atomo o su ogni elemento, anche nel caso di spin polarizzato e SOC)
ATTENZIONE: lo strumento non deve essere usato come una scatola nera e fai attenzione alle insidie che ti aspettano !.
SIESTA
Consiglio vivamente SIESTA. Dal sito :
SIESTA è sia un metodo che l'implementazione del suo programma per computer, per eseguire calcoli di strutture elettroniche efficienti e simulazioni dinamiche molecolari ab initio di molecole e solidi. L'efficienza di SIESTA deriva dall'uso di un insieme di base di orbitali atomici strettamente localizzati. Una caratteristica molto importante del codice è che la sua accuratezza e il suo costo possono essere regolati in un'ampia gamma, da rapidi calcoli esplorativi a simulazioni estremamente accurate che corrispondono alla qualità di altri approcci, come i metodi delle onde piane.
Poiché utilizza orbitali numerici, la richiesta di memoria è inferiore ai codici menzionati. Alcune delle proprietà che può calcolare:
- Energie totali e parziali.
- Forze atomiche.
- Tensore dello stress.
- Momento di dipolo elettrico.
- Popolazioni atomiche, orbitali e legate (Mulliken).
- Densità elettronica.
- Rilassamento della geometria, cella fissa o variabile.
- Dinamica molecolare a temperatura costante (termostato naso).
- Dinamica cellulare variabile (Parrinello-Rahman).
- Calcoli polarizzati di rotazione (collineari o meno).
- campionamento k della zona di Brillouin.
- Densità di stati locale e orbitale proiettata.
- Curve COOP e COHP per analisi di legame chimico.
- Polarizzazione dielettrica.
- Vibrazioni (fononi).
- Struttura della fascia.
Il codice può essere scaricato da qui . La pagina contiene collegamenti al manuale , tutorial e mailing list .
Una grande caratteristica che ha è il modulo TranSIESTA che consente di eseguire il calcolo del trasporto utilizzando diversi elettrodi.
Ad esempio, ecco un file di input. È un formato gratuito e progettato per utilizzare parole chiave per l'attività che desideri completare:
# ---------------------------------------------------------------------------
# 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
Consiglierei CASTEP . Non è open source ma ha un'opzione di licenza accademica gratuita. È molto facile da usare e adatto ai principianti, con parametri "predefiniti" sensibili e ha un sistema di aiuto integrato. Il sistema di generazione di pseudopotenziali al volo rende i calcoli molto facili da impostare ed evita alcune trappole comuni. Anche la parallelizzazione MPI è automatica ed efficiente.
Tuttavia, non è possibile utilizzarlo per scopi commerciali, poiché viene venduto come parte di Materials Studio.
Questaal
Sito web: https://www.questaal.org/about/questaal/
Descrizione: Questaal è il pacchetto DFT open source più avanzato per studiare la fisica delle forti correlazioni nei materiali 3D. In dettaglio, Questaal implementa un modulo QSGW + DMFT per questo.
Quando gli orbitali elettronici localizzati ($d-$ o $f-$tipo) partecipano agli stati vicini al livello di Fermi, l'effetto della correlazione elettronica non può essere incluso come una piccola perturbazione (RPA) e devono essere invocati metodi più accurati. Il codice Questaal è stato interfacciato con il risolutore Quantum Monte Carlo a tempo continuo sviluppato da K. Haule e collaboratori. Questo accoppia la descrizione QSGW del reticolo con approcci allo stato dell'arte della teoria del campo medio dinamico. Questo codice richiede l'installazione del CTQMC di Haule. L'interfaccia per quel codice è [lmfdmft].
Pagina di download:https://www.questaal.org/get/
Articoli pubblicati con Questaal: https://www.questaal.org/news/categories/
Quantum ESPRESSO
Penso che dovresti scegliere un codice che abbia molte citazioni, il che implica che i risultati ottenuti da quel codice sono affidabili e ragionevoli e può affrontare vari problemi fisici. Tra i codici DFT, Quantum ESPRESSO ha più di 12k citazioni e potrebbe essere una buona scelta.