初心者向けのDFTソフトウェアパッケージ？
DFTを使用していくつかの基本的な計算を開始したいと思います。3D（高温超伝導体など）または2D（グラフェン、遷移金属ジカルコゲナイド単層など）の強相関物質の固体物理学に興味があります。私は使いやすいフリーソフトウェア（理想的にはオープンソースですが、少なくとも無料）を好みます。私は材料の特性を計算するツールとしてDFTに興味があり、DFTの詳細を学ぶことにも興味がありません（少なくとも今はそうではありません）。また、ソフトウェア開発にも興味がありません。
私は固体物理学のバックグラウンドを持っていますが、DFTの完全な初心者です。ABINIT、JDFTx、Quantum Espresso、またはその他の無料で使いやすいパッケージについて考えていました。なにか提案を？
物理スタック交換からのクロスポスト。
回答
QuantumVITAS
私が理解しているように、OPの要件は
- DFTを使用して基本的な計算を行う
- 使いやすいオープンソースソフトウェアを好む
- 材料の特性を計算するためのツールとしてのみDFTに関心がある
- DFT /ソフトウェア開発の詳細を学ぶことに興味がない
OPはすでにQuantumESPRESSOを認識しており、オープンソースの使いやすいソフトウェアを使用して材料の基本的なプロパティを計算することにのみ関心があるため、QuantumVITAS（Quantum Visualization Interacting Toolkit for Ab-initio Simulations）という名前のQuantumESPRESSOの新しいGUIを紹介します。Quantum Espressoエンジンと擬ポテンシャルライブラリがバンドルされており、Windows、Linux、MacOSですぐに使用できます。
それはすることができます
磁性とスピン軌道相互作用（SOC）
DFT + U
ハイブリッド汎関数
ファンデルワールスの修正
構造最適化/緩和（OPT）
状態密度（DOS）
バンド構造（スピン偏極とSOCを含む）
分子動力学（Born–Oppenheimer MD）
時間依存密度汎関数理論（TDDFT）
フォノン（ガンマ点、DOS、分散、ラマン、誘電率）
遷移エネルギー障壁計算のためのNEB（ナッジドエラスティックバンド）
原子軌道への射影（スピン偏極の場合とSOCの場合も、各原子または各元素へ）
警告：ツールをブラックボックスとして使用しないでください。また、落とし穴に注意してください。
シエスタ
シエスタを強くお勧めします。サイトから：
SIESTAは、効率的な電子構造計算と分子および固体のabinitio分子動力学シミュレーションを実行するための方法とそのコンピュータープログラムの実装の両方です。SIESTAの効率は、厳密に局所化された原子軌道の基底関数系の使用に由来します。コードの非常に重要な機能は、その精度とコストを、迅速な探索的計算から、平面波法などの他のアプローチの品質に一致する非常に正確なシミュレーションまで、幅広い範囲で調整できることです。
数値軌道を使用しているため、メモリの需要はあなたが言及したコードよりも低くなります。計算できるプロパティの一部：
- 全体的および部分的なエネルギー。
- 原子間力。
- 応力テンソル。
- 電気双極子モーメント。
- 原子、軌道、および結合の母集団（Mulliken）。
- 電子密度。
- ジオメトリ緩和、固定または可変セル。
- 恒温分子動力学（能勢サーモスタット）。
- 可変セルダイナミクス（Parrinello-Rahman）。
- スピン偏極計算（同一線上かどうか）。
- ブリュアンゾーンのkサンプリング。
- 局所および軌道投影状態密度。
- 化学結合分析のためのCOOPおよびCOHP曲線。
- 誘電分極。
- 振動（フォノン）。
- バンド構造。
コードはここからダウンロードできます。このページには、マニュアル、チュートリアル、メーリングリストへのリンクがあります。
大きな特徴の1つは、複数の電極を使用して輸送計算を実行できるTranSIESTAモジュールです。
例として、ここに入力ファイルがあります。これはフリーフォーマットであり、完了したいタスクのキーワードを使用するように設計されています。
# ---------------------------------------------------------------------------
# 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.
#################################
キャスト
CASTEPをお勧めします。オープンソースではありませんが、無料のアカデミックライセンスオプションがあります。それは非常に使いやすく、初心者にやさしく、賢明な「デフォルト」パラメータを備えており、ヘルプシステムが組み込まれています。オンザフライの擬ポテンシャル生成システムにより、計算のセットアップが非常に簡単になり、いくつかの一般的な落とし穴が回避されます。MPIの並列化も自動で効率的です。
ただし、Materials Studioの一部として販売されているため、商用目的で使用することはできません。
Questaal
ウェブサイト： https://www.questaal.org/about/questaal/
説明：Questaalは、3D材料の強い相関物理学を研究するための最も高度なオープンソースDFTパッケージです。詳細には、QuestaalはそれにQSGW + DMFTモジュールを実装します。
局所化された電子軌道の場合（$d-$ または $f-$タイプ）フェルミ準位に近い状態に参加します。小さな摂動（RPA）として電子相関の効果を含めることはできず、より正確な方法を呼び出す必要があります。QuestaalのコードはK.ハウレおよび共同研究者によって開発された連続時間量子モンテカルロソルバとインタフェースされています。これにより、格子のQSGW記述が、最先端の動的平均場理論アプローチと組み合わされます。このコードでは、HauleのCTQMCがインストールされている必要があります。そのコードへのインターフェースは[lmfdmft]です。
ダウンロードページ：https://www.questaal.org/get/
Questaalで発表された論文： https://www.questaal.org/news/categories/
Quantum ESPRESSO
引用数の多いコードを選択する必要があると思います。つまり、そのコードから得られる結果は信頼性が高く、合理的であり、さまざまな物理的問題に対処できることを意味します。DFTコードの中で、Quantum ESPRESSOには12,000を超える引用があり、それは良い選択かもしれません。