Quantum ESPRESSO es una suite para los primeros principios de cálculo de estructuras electrónicas y modelado de materiales, distribuida de forma gratuita y como software libre bajo la Licencia Pública General GNU . Se basa en la teoría funcional de la densidad , conjuntos de bases de ondas planas y pseudopotenciales (tanto conservadores de normas como ultrablandos). ESPRESSO es un acrónimo de opEn-Source Package para la investigación en estructura electrónica, simulación y optimización . [2] [3]
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Desarrollador (es) | Fundación Quantum ESPRESSO (QEF) [1] |
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Lanzamiento estable | 6.7 / 30 de noviembre de 2020 |
Repositorio | gitlab.com/QEF/qe |
Escrito en | Fortran , C |
Sistema operativo | Linux |
Licencia | Licencia pública general GNU |
Sitio web | quantum-espresso.org |
Las funciones DFT de onda del plano central de QE son proporcionadas por el componente PWscf (PWscf existía anteriormente como un proyecto independiente). PWscf ( Plane-Wave Self-Consistent Field ) es un conjunto de programas para el cálculo de estructuras electrónicas dentro de la teoría funcional de densidad y la teoría de perturbación funcional de densidad , que utiliza conjuntos de bases de ondas planas y pseudopotenciales . El software se publica bajo la Licencia Pública General GNU .
La última versión QE-6.7 fue lanzada el 30 de noviembre de 2020.
Proyecto Quantum ESPRESSO
Quantum ESPRESSO es una iniciativa abierta del Centro Nacional de Simulación CNR-IOM DEMOCRITOS en Trieste (Italia) y sus socios, en colaboración con diferentes centros a nivel mundial como el MIT, la Universidad de Princeton, la Universidad de Minnesota y la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. El proyecto está coordinado por la fundación QUANTUM ESPRESSO, que estuvo formada por numerosos centros y grupos de investigación de todo el mundo. La primera versión, llamada pw.1.0.0 , fue lanzada el 15-06-2001.
El programa, escrito principalmente en fortran-90 con algunas partes en C o en Fortran-77, fue construido a partir de la fusión y reingeniería de diferentes paquetes centrales desarrollados independientemente, además de un conjunto de paquetes, diseñados para ser interoperables con los componentes centrales, que permiten realizar tareas más avanzadas.
Los paquetes básicos incluyen Pwscf [4] que resuelve las ecuaciones autoconsistentes de Kohn y Sham, obtenidas para un sólido periódico, CP para realizar dinámicas moleculares Car-Parrinello, y PostProc , que permite el análisis y trazado de datos. En cuanto a los paquetes adicionales, cabe destacar el paquete atómico para la generación pseudopotencial, PHonon, que implementa la teoría de perturbación funcional de densidad (DFPT) para el cálculo de las derivadas de segundo y tercer orden de la energía con respecto a los desplazamientos atómicos y NEB : para el cálculo de vías de reacción y barreras energéticas.
Problemas de destino
Las diferentes tareas que se pueden realizar incluyen
- Cálculos del estado fundamental
- Optimización estructural
- Estados de transición y trayectorias de energía mínima
- Propiedades de respuesta (DFPT), como frecuencias de fonones, interacciones electrón-fonón y desplazamientos químicos de EPR y RMN
- Dinámica molecular ab initio : Car-Parrinello y Born-Oppenheimer MD
- Propiedades espectroscópicas [5] [6]
- Importación cuántica
- Generación de pseudopotenciales
Paralelización
Los componentes principales de la distribución QUANTUM ESPRESSO están diseñados para explotar la arquitectura de las supercomputadoras actuales caracterizadas por múltiples niveles y capas de comunicación entre procesadores. La paralelización se logra utilizando la paralelización MPI y OpenMP , lo que permite que los códigos principales de la distribución se ejecuten en paralelo en la mayoría o en todas las máquinas paralelas con muy buen rendimiento.
Ver también
Referencias
- ^ "Fundación Quantum ESPRESSO - hogar de la Fundación Quantum ESPRESSO" .
- ^ Paolo Giannozzi; Stefano Baroni; Nicola Bonini; Matteo Calandra; Roberto Car; Carlo Cavazzoni; Davide Ceresoli; Guido L Chiarotti; Matteo Cococcioni; Ismaila Dabo; Andrea Dal Corso; Stefano de Gironcoli; Stefano Fabris; Guido Fratesi; Ralph Gebauer; Uwe Gerstmann; Christos Gougoussis; Anton Kokalj; Michele Lazzeri; Layla Martin-Samos; Nicola Marzari; Francesco Mauri; Riccardo Mazzarello; Stefano Paolini; Alfredo Pasquarello; Lorenzo Paulatto; Carlo Sbraccia; Sandro Scandolo; Gabriele Sclauzero; Ari P Seitsonen; Alexander Smogunov; Paolo Umari y Renata M Wentzcovitch (2009). "QUANTUM ESPRESSO: un proyecto de software modular y de código abierto para simulaciones cuánticas de materiales". Revista de física: materia condensada . 21 (39): 395502. arXiv : 0906.2569 . Código bibliográfico : 2009JPCM ... 21M5502G . doi : 10.1088 / 0953-8984 / 21/39/395502 . PMID 21832390 .
- ^ P. Giannozzi; O. Andreussi; T. Brumme; O. Bunau; M. Buongiorno Nardelli; M. Calandra; R. Car; C. Cavazzoni; D. Ceresoli; M. Cococcioni; N. Colonna; I. Carnimeo; A. Dal Corso; S. de Gironcoli; P. Delugas; RA DiStasio Jr .; A. Ferretti; A. Floris; G. Fratesi; G. Fugallo; R. Gebauer; U. Gerstmann; F. Giustino; T. Gorni; J. Jia; M. Kawamura; H.-Y. Ko; A. Kokalj; E. Küçükbenli; M. Lazzeri; M. Marsili; N. Marzari; F. Mauri; NL Nguyen; H.-V. Nguyen; A. Otero-de-la-Roza; L. Paulatto; S. Poncé; D. Rocca; R. Sabatini; B. Santra; M. Schlipf; AP Seitsonen; A. Smogunov; I. Timrov; T. Thonhauser; P. Umari; N. Vast; X. Wu y S. Baroni (2017). "Capacidades avanzadas para el modelado de materiales con Quantum ESPRESSO". Revista de física: materia condensada . 29 (46): 465901. arXiv : 1709.10010 . Código Bib : 2017JPCM ... 29T5901G . doi : 10.1088 / 1361-648X / aa8f79 . PMID 29064822 . S2CID 3950531 .
- ^ Corso, Andrea Dal (1996). "Un programa de ondas planas pseudopotenciales (PWSCF) y algunos estudios de caso". Cálculo cuántico-mecánico ab-initio de las propiedades de los materiales cristalinos . Notas de la clase de química. 67 . Springer, Berlín, Heidelberg. págs. 155-178. doi : 10.1007 / 978-3-642-61478-1_10 . ISBN 9783540616450.
- ^ Bunău, Oana; Matteo, Calandra (2013). "Proyector de cálculo de onda aumentada de espectros de absorción de rayos X en los bordes L 2, 3". Physical Review B . 87 (20): 205105. arXiv : 1304.6251 . Código Bibliográfico : 2013PhRvB..87t5105B . doi : 10.1103 / PhysRevB.87.205105 . S2CID 52199435 .
- ^ Gougoussis, Christos; Calandra, Matteo; Seitsonen, Ari P .; Mauri, Francesco (2009). "Cálculos de primeros principios de la absorción de rayos X en un esquema de pseudopotenciales ultrasuaves: desde $ \ alpha $-quartz a high-T $ _c $ compuestos". Phys. Rev. B . 80 (7). doi : 10.1103 / PhysRevB.80.075102 .
enlaces externos
- Sitio web de Quantum ESPRESSO
- Sitio web de la Fundación Quantum ESPRESSO (QEF)