КАСТЕП
 | |
| Разработчик(и) | Группа разработчиков CASTEP |
|---|---|
| Стабильная версия | 24.1 / 5 апреля 2024 г |
| Репозиторий | |
| Написано в | Фортран 2003 с OpenMP и MPI |
| Операционная система | Линукс , МакОС , Windows |
| Тип | Теория функционала плотности (моделирование) |
| Лицензия | Академический (по всему миру) / Коммерческий |
| Веб-сайт | www |
CASTEP с общим исходным кодом — это академический и коммерческий пакет программного обеспечения , который использует теорию функционала плотности с плоских волн базисным набором для расчета электронных свойств кристаллических твердых тел, поверхностей, молекул, жидкостей и аморфных материалов на основе первых принципов. CASTEP позволяет оптимизировать геометрию и молекулярную динамику при конечных температурах с неявными ограничениями симметрии и геометрии, а также рассчитывать широкий спектр производных свойств электронной конфигурации. Хотя CASTEP изначально представлял собой серийную программу на базе Fortran 77, с 1999 по 2001 год она была полностью переработана и переписана с использованием Fortran 95 и MPI для использования на параллельных компьютерах исследователями из университетов Йорка , Дарема , Сент -Эндрюса , Кембриджа и Резерфорда. Лаборатории .
История
[ редактировать ]CASTEP был создан в конце 1980-х — начале 1990-х годов в группе TCM Кавендишской лаборатории в Кембридже. [1] название первоначально произошло CA mbridge Serial Total Energy Package написанный на Fortran77, а Тогда это был академический код , от . В середине 1990-х годов она была коммерциализирована путем лицензирования ее компании Molecular Simulations International (позже компания была куплена Accelrys, а, в свою очередь, куплена Biovia) по соглашению, по которому Кембриджский университет получил долю гонораров и большую часть разработка осталась за первоначальными академическими авторами. Затем код был переработан и полностью переписан в 1999–2001 годах, чтобы использовать возможности современного Фортрана, обеспечить параллелизм во всем коде и повысить устойчивость его программного обеспечения. Название CASTEP было принято в новой кодовой базе, но без подразумеваемого прежнего значения, поскольку теперь код был параллельным и способен вычислять множество величин, помимо полной энергии. К этому моменту годовой объем продаж превысил 1 миллион фунтов стерлингов. [2] Несмотря на коммерциализацию, CASTEP и его исходный код оставались бесплатными для британских ученых.
В 2019 году бесплатная академическая лицензия была распространена на академическое использование во всем мире (не только в академических кругах Великобритании). [3] Коммерческие пользователи могут приобрести CASTEP как часть пакета Materials Studio от Biovia . [4]
Теория и приближения
[ редактировать ]Исходя из волновой функции многих тел, делается адиабатическое приближение по отношению к ядерным и электронным координатам ( приближение Борна – Оппенгеймера ). В коде также используется теорема Блоха , которая означает, что волновая функция периодической системы имеет клеточно-периодический коэффициент и фазовый коэффициент. Фазовый фактор представлен плоской волной. Используя теорему Блоха, идеально записать волновую функцию в виде плоских волн для клеточно-периодического фактора и фазового фактора. Следовательно, базисные функции ортогональны, и легко выполнить преобразование Фурье из действительного пространства в обратное и наоборот. быстрые преобразования Фурье В коде CASTEP используются , а также метод суммирования Эвальда для кулоновских энергий. Наряду с плоскими волнами и итерационными методами диагонализации (с помощью сопряженного градиента или блокированных алгоритмов Дэвидсона) псевдопотенциалы необходимы для кода CASTEP для снижения вычислительных затрат на расчет. Псевдопотенциалы заменяют атомное ядро и электроны ядра эффективным числовым потенциалом.
Оптимизация геометрии
[ редактировать ]CASTEP способен оптимизировать атомную геометрию системы несколькими различными способами. По умолчанию используется BFGS , при котором аппроксимация матрицы Гессе строится на основе последовательных шагов электронной минимизации и используется для поиска направления поиска на каждом из них. Затухающая молекулярная динамика также возможна и часто сходится быстро, иногда даже быстрее, чем BFGS, из-за экстраполяции волновой функции. Однако демпфированный MD чаще всего выбирают вместо BFGS из-за возможности нелинейных ионных ограничений. Еще одной альтернативой является схема FIRE, которая использует примерно тот же подход, что и демпфированный MD, но основана на несколько иной методологии.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Веб-сайт TCM, раздел истории.
- ^ Эволюция CASTEP «Ежегодный обзор Cambridge Enterprise 2009», получено 8 августа 2016 г.
- ^ "Академическая лицензия" получена 9 октября 2021 г.
- ^ "Получение CASTEP" получено 21 мая 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Официальный сайт КАСТЭП
- Репозиторий исходного кода. Архивировано 2 декабря 2016 г. на Wayback Machine.