시에스타(컴퓨터 프로그램)

SIESTA (computer program)
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시에스타
SIESTA TM logo
초기 릴리즈1996년; 26년 전(1996년)
안정된 릴리스
4.1.5[1] / 2021년 2월 4일; 18개월 전(2021-02-04)
저장소gitlab.com/siesta-project/siesta/
기입처포트란
이용가능기간:영어
유형계산화학
면허증.GPLv3
웹 사이트siesta-project.org
현재2021

SIESTA(Spanish Initiative for Electronic Simulations with 수천 개의 원자)는 분자 및 고체의 효율적인 전자 구조 계산과 초기 분자 역학 시뮬레이션을 수행하기 위한 독창적인 방법 및 컴퓨터 프로그램 구현입니다.SIESTA의 효율성은 엄격히 국지화된 기준 세트의 사용과 적합한 시스템에 적용할 수 있는 선형 스케일링 알고리즘의 구현에서 비롯된다.코드의 매우 중요한 특징은 빠른 탐색 계산부터 평면파 및 전자 방식 등 다른 접근법의 품질에 맞는 고정밀 시뮬레이션까지 광범위한 범위에서 정확도와 비용을 조정할 수 있다는 것이다.

시에스타의 배경은 수천 개의 원자를 가진 전자 시뮬레이션을 위한 스페인 이니셔티브입니다.

2016년 5월 13일부터 4.0 버전 발표와 함께 SIESTA는 GPL 오픈 소스 라이센스의 조건에 따라 출시되었습니다.소스 패키지와 개발 버전에 대한 액세스는 GitLab의 [2]DevOps 플랫폼에서 얻을 수 있습니다.최신 버전 시에스타-4.1.5는 2021년 2월 4일에 출시되었습니다.

특징들

시에스타에는 다음과 같은 주요 특징이 있습니다.

  • 로컬 밀도(LDA-LSD) 및 일반화 경사(GGA) 근사 및 판데르발스 상호작용(VDW-DF)을 포함하는 비 로컬 함수에서 표준 Kohn-Sham 자기 일관성 밀도 함수 방법을 사용한다.
  • 완전히 로컬이 아닌(Kleinman-Bylander) 형식의 규범 보존 의사 퍼텐셜을 사용합니다.
  • 원자 궤도를 기본 세트로 사용하여 무제한 다중 제타 및 각도 모멘타, 편광 및 외부 궤도를 허용합니다.모든 궤도의 반지름 모양은 수치이며, 사용자가 모든 모양을 사용하고 제공할 수 있으며, 유일한 조건은 유한 지지여야 한다는 것이다. 즉, 해당 핵으로부터 사용자가 제공한 거리를 넘어서는 0이 되어야 한다.유한 지지 기저 집합은 O(N) 연산에서 해밀턴 행렬과 중첩 행렬을 계산하는 핵심입니다.
  • Hartree 및 교환 상관 전위 및 매트릭스 요소를 계산하기 위해 전자파 함수와 밀도를 실제 공간 그리드에 투영합니다.
  • 표준 레일리-리츠 고유 상태 방법 외에, 점유된 궤도(원자가 결합 또는 워니어 유사 함수)의 국소적인 선형 조합을 사용할 수 있도록 하여, 컴퓨터 시간과 메모리가 원자의 수에 따라 선형적으로 확장되도록 한다.수백 개의 원자를 사용한 시뮬레이션은 보통 워크스테이션에서 실행할 수 있습니다.
  • 이것은 Fortran 95에 쓰여져 있으며 메모리는 동적으로 할당됩니다.
  • 시리얼 또는 병행 실행용으로 컴파일 할 수 있습니다(MPI).

SIESTA는 일상적으로 다음을 제공한다.

  • 총 에너지 및 부분 에너지.
  • 원자력.
  • 응력 텐서
  • 전기 쌍극자 모멘트
  • 원자, 궤도 및 결합 인구(물리켄).
  • 전자 밀도

또한 (모든 옵션이 호환되는 것은 아니지만)

  • 지오메트리 완화, 고정 셀 또는 가변 셀.
  • 항온 분자 역학(코 서모스탯).
  • 가변 세포 역학(Parrinello-Rahman).
  • 편광 계산을 회전시킵니다(공선 여부).
  • 브릴루인 구역의 k-표본 추출.
  • 국소 및 궤도 투영 상태의 밀도.
  • 화학적 결합 분석을 위한 COOP 및 COHP 곡선.
  • 유전체 분극
  • 진동(폰폰)
  • 밴드 구조
  • (TranSIESTA를 통한) 비균형 상태에서 탄도 전자 수송

시에스타의 장점

SIESTA의 주요 강점은 다음과 같습니다.

  1. 유연한 코드 정확성
  2. 계산 부하가 높은 시스템(현재 평면파 [citation needed]코드의 범위 밖에 있는 시스템)을 처리할 수 있습니다.
  3. 고효율 병렬화

수치 원자 궤도의 선형 조합을 사용하면 SIESTA는 유연하고 효율적인 DFT 코드가 된다.SIESTA는 작은 기본 집합으로 매우 빠른 계산을 할 수 있으며, 천 개의 원자를 가진 컴퓨팅 시스템을 가능하게 합니다.동시에 보다 완전하고 정확한 베이스를 사용하면 여전히 유리한 계산 비용으로 표준 평면파 계산의 정확도에 필적할 수 있다.

구현된 솔루션

시에스타는 1996년에 시행된 이후 지속적으로 발전하고 있다.현재 버전에서 구현된 주요 솔루션은 다음과 같습니다.

  • 공선 및 비공선 스핀 편광 계산
  • Van der Waals 기능의 효율적인 구현
  • 워너 기능 구현
  • TranSIESTA/TBTrans 모듈(전극 수 제한 없음) N>= 1
  • 온사이트 쿨롱 수정(DFT+U)
  • 강한 국소 전자, 전이 금속 산화물에 대한 설명
  • 스핀-오빗 커플링(SOC)
  • 위상절연체, 반도체 구조 및 양자수송 계산
  • NEB(Nudged Elastic Band)(LUA와 인터페이스)

개발 중인 솔루션

후처리 도구

SIESTA를 위한 많은 후처리 도구가 개발되었습니다.이러한 프로그램은 SIESTA 출력을 처리하거나 프로그램의 기능을 보완하는 데 도움이 될 수 있습니다.

적용들

시행 이후 SIESTA는 지구과학, 생물학, 공학 연구자들에 의해 점점 더 많이 사용되고 있으며 표면, 흡착물, 나노튜브, 나노클러스터, 생물학적 분자, 아모르 등 다양한 시스템에 적용되어 왔다.포스반도체, 강유전체막, 저차원금속 [3][4][5]등

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  • 가르시아, 알베르토, Papior, 닉.Akhtar, Arsalan, Artacho, 에밀리오, 블룸, Volker, Bosoni, 에마누엘레;Brandimarte, 페드로;Brandbyge, 매즈;Cerdá, J.I.;Corsetti, 파비아노, 콰드라도, 라몬, Dikan, 블라디미르, 페러, 하이메, 게일, 줄리언;García-Fernández, 파블로, García-Suárez, V.M., 가르시아, 산드라, Huhs, 게오르크;Illera, 세르히오, Korytár, 리처드, Koval, 피터, Lebedeva, 이리나. 린, 린, L.ópez-Tarifa, 파블로, G.메이오, 새라, 모어, 스테판, Ordejón, 파블로, Postnikov, 안드레이, Pouillon, 얀, Pruneda, 미겔, 로블레스, 로베르토, Sánchez-Portal, 다니엘;PadreAntonioJoseM.;Ullah, 라피, 유, 빅토르 Wen-zhe, Junquera, 하비에르(2020년)."시에스타:최근의 발전과 applications".필기장 화학 물리학.152(20):204108.doi:10.1063/5.0005077.hdl:10902/20680.Postprint 사용할 수 hdl시 10261/213028.
  • Izquierdo, J.; Vega, A.; Balbás, L.; Sánchez-Portal, Daniel; Junquera, Javier; Artacho, Emilio; Soler, Jose; Ordejón, Pablo (2000). "Systematic ab initio study of the electronic and magnetic properties of different pure and mixed iron systems". Physical Review B. 61 (20): 13639. Bibcode:2000PhRvB..6113639I. doi:10.1103/PhysRevB.61.13639.
  • Robles, R.; Izquierdo, J.; Vega, A.; Balbás, L. (2001). "All-electron and pseudopotential study of the spin-polarization of the V(001) surface: LDA versus GGA". Physical Review B. 63 (17): 172406. arXiv:cond-mat/0012064. Bibcode:2001PhRvB..63q2406R. doi:10.1103/PhysRevB.63.172406.
  • Soler, José M.; Artacho, Emilio; Gale, Julian D; García, Alberto; Junquera, Javier; Ordejón, Pablo; Sánchez-Portal, Daniel (2002). "The SIESTA method for ab initio order-N materials simulation". Journal of Physics: Condensed Matter. 14 (11): 2745–2779. arXiv:cond-mat/0104182. Bibcode:2002JPCM...14.2745S. doi:10.1088/0953-8984/14/11/302.
  1. ^ "Release of Siesta-4.1.5".
  2. ^ "SIESTA development platform on GitLab".
  3. ^ 마샤기 A 등수화 작용은 막 인지질 J의 분자 및 전자 구조에 강하게 영향을 미친다.Chem. Phys. 136, 114709 (2012) [1]
  4. ^ 마샤기 A 등계면수는 막지질, J. Phys에서 확장된 진동을 유도하여 에너지 전달을 촉진합니다.화학 B, 2012, 116 (22), 페이지 6455–6460 [2]
  5. ^ 마샤기 A 등인지질 계면에서의 물의 자동이온화 강화.J. 피지스화학 C, 2013, 117 (1) 페이지 510–514 [3]

외부 링크