СИЕСТА (компьютерная программа) - Википедия - SIESTA (computer program)

SIESTA

SIESTA (Испанская инициатива по электронному моделированию с тысячами атомов) является оригинальным методом и его компьютерной программной реализацией, позволяющей эффективно выполнять электронная структура расчеты и ab initio молекулярная динамика моделирование молекулы и твердые тела. Эффективность SIESTA проистекает из использования строго локализованных базисных наборов и реализации алгоритмов линейного масштабирования, которые могут применяться к подходящим системам. Очень важной особенностью кода является то, что его точность и стоимость можно регулировать в широком диапазоне, от быстрых исследовательских вычислений до высокоточных симуляций, соответствующих качеству других подходов, таких как плоско-волновые и полностью электронные методы.

SIESTA's backronym - Испанская инициатива по электронному моделированию тысяч атомов.

С 13 мая 2016 года с анонсом версии 4.0 SIESTA выпускается в соответствии с условиями GPL лицензия с открытым исходным кодом. Пакеты с исходным кодом и доступ к разрабатываемым версиям можно получить из новая платформа для разработки и распространения.

Функции

SIESTA имеет следующие основные характеристики:

Он использует стандартный самосогласованный метод Кон-Шама. функционал плотности метод в местная плотность (LDA-LSD) и приближения обобщенного градиента (GGA), а также в нелокальном функционале, который включает Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия (VDW-DF).
Использует сохраняющие нормы псевдопотенциалы в их полностью нелокальной (Клейнман-Биландер) форме.
Оно использует атомные орбитали в качестве базового набора, допускающего неограниченные кратные дзета и угловые моменты, поляризацию и орбитали за пределами площадки. Радиальная форма каждой орбитали является числовой, и любая форма может использоваться и предоставляться пользователем с единственным условием, что она должна иметь конечную опору, то есть она должна быть строго нулевой за пределами заданного пользователем расстояния от соответствующего ядро. Базисы с конечной опорой являются ключом для вычисления гамильтонианов и матриц перекрытия за O (N) операций.
Проецирует волновые функции и плотность электронов на сетку реального пространства, чтобы вычислить потенциалы Хартри и обменно-корреляции, а также их матричные элементы.
Помимо стандартного метода собственных состояний Рэлея-Ритца, он позволяет использовать локализованные линейные комбинации занятых орбиталей (валентные связи или функции, подобные Ванье), благодаря чему компьютерное время и память линейно масштабируются с числом атомов. Моделирование с несколькими сотнями атомов возможно на небольших рабочих станциях.
Это написано в Фортран 95 память распределяется динамически.
Он может быть скомпилирован для последовательного или параллельного выполнения (под MPI).

SIESTA регулярно предоставляет:

Полная и парциальная энергии.
Атомные силы.
Тензор напряжений.
Электрический дипольный момент.
Атомная, орбитальная и связная популяции (Mulliken ).
Электронная плотность.

А также (правда, не все варианты совместимы):

Релаксация геометрии, фиксированная или переменная ячейка.
Молекулярная динамика с постоянной температурой (термостат носа).
Переменная клеточная динамика (Парринелло-Рахман).
Спин поляризованный расчеты (коллинеарные или нет).
k-выборка Зона Бриллюэна.
Местное и орбитально-проектируемое плотность состояний.
Кривые COOP и COHP для анализа химической связи.
Диэлектрическая поляризация.
Вибрации (фононы).
Ленточная структура.
Баллистический перенос электронов в неравновесных условиях (через Трансиесту)

Сильные стороны SIESTA

Основные сильные стороны SIESTA:

Гибкий код в точности
Он может справиться вычислительно требовательные системы (системы, в настоящее время недоступные для плоско-волновых кодов)
Высокая эффективность распараллеливание
Поддержка для профессионального использования

Использование линейной комбинации числовых атомных орбиталей делает SIESTA гибким и эффективным кодом DFT. SIESTA может производить очень быстрые вычисления с небольшими базовыми наборами, позволяя вычислительные системы с тысячей атомов. В то же время использование более полных и точных баз позволяет достичь точности, сравнимой с таковой при расчетах стандартных плоских волн, но при этом с выгодными вычислительными затратами.

Реализованные решения

SIESTA находится в постоянном развитии с момента его внедрения в 1996 году. Основные решения, реализованные в текущей версии:

Коллинеарные и неколлинеарные спин-поляризованные расчеты
Эффективная реализация функционала Ван дер Ваальса
Функция Ванье выполнение
Модуль TranSIESTA / TBTrans (НОВИНКА! В версии 4.1)
Кулоновские поправки на месте (DFT + U) (НОВИНКА! В версии 4.1)
Описание сильных локализованных электронов, оксидов переходных металлов
Спин-орбитальная связь (SOC) (НОВИНКА! В версии 4.1)
Топологический изолятор, полупроводниковые структуры и квантово-транспортные расчеты
NEB (Nudged Elastic Band) (взаимодействует с LUA ) (НОВИНКА! В версии 4.1)

Решения в разработке

Приближение GW
Зависящий от времени ДПФ (TDDFT )
Гибридные функционалы
Группа разворачивается
Решатель Пуассона в реальном пространстве

Инструменты постобработки

Номер инструменты постобработки для SIESTA были разработаны. Эти программы могут быть полезны для обработки вывода SIESTA или для дополнения функциональных возможностей программы.

Приложения

С момента своего внедрения SIESTA стала довольно популярной, ее все чаще используют исследователи в области наук о Земле, биологии и инженерии (кроме тех, кто находится в естественной среде обитания физики материалов и химии), и применяется к большому количеству систем, включая поверхности, адсорбаты. , нанотрубки, нанокластеры, биологические молекулы, аморфные полупроводники, сегнетоэлектрические пленки, низкоразмерные металлы и т. д.^[1]^[2]^[3]

Смотрите также

Компьютерные программы по квантовой химии

внешняя ссылка

Сайт SIESTA
SIESTA учебник - введение в SIESTA, посвященное задачам, для которых SIESTA подходит лучше, чем другие коды ab initio.
Скачать SIESTA
Профессиональная поддержка SIESTA

[1] Машаги А. и др. Гидратация сильно влияет на молекулярную и электронную структуру мембранных фосфолипидов J. Chem. Phys. 136, 114709 (2012) [1]

[2] Машаги А. и др. Межфазная вода способствует передаче энергии, вызывая расширенные колебания в липидах мембран, J. Phys. Chem. B, 2012, 116 (22), с. 6455–6460 [2]

[3] Машаги А. и др. Повышенная автоионизация воды на границах раздела фосфолипидов. J. Phys. Chem. C, 2013, 117 (1), стр 510–514 [3]

[1]

[2]

[3]