Код ЯМБО
| Оригинальный автор(ы) | Андреа Марини |
|---|---|
| Разработчик(и) | Конор Хоган, Мирта Грюнинг, Даниэле Варсано, Давиде Сангалли, Андреа Ферретти, Педро Мело, Райан МакМиллан, Фабио Аффинито, Алехандро Молина-Санчес, Энрике Миранда |
| Первоначальный выпуск | 2008 год |
| Стабильная версия | 5.0.2 / 25 мая 2021 г |
| Репозиторий | github |
| Написано в | Фортран , С |
| Операционная система | Unix , Unix-подобный |
| Платформа | х86 , х86-64 |
| Доступно в | Английский |
| Тип | Теория многих тел |
| Лицензия | лицензия GPL |
| Веб-сайт | www |
Yambo — это пакет компьютерного программного обеспечения для изучения теории многих тел аспектов твердых и молекулярных систем. [1] [2] Он рассчитывает свойства возбужденного состояния физических систем на основе основных принципов , например, закона квантовой механики, без использования эмпирических данных. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом , выпущенное под лицензией GNU General Public License (GPL). Однако основной репозиторий разработки является частным, и только часть функций, доступных в частном репозитории, клонируется в общедоступный репозиторий и, таким образом, распространяется. [3]
Свойства возбужденного состояния
[ редактировать ]Ямбо может рассчитать:
- Энергии квазичастиц : плазмонный полюс, [4] приближение COHSEX, [4] или действительная ось
- Срок службы [5] в приближении GW
- Оптическое поглощение : RPA, Бете-Солпитер с приближением Тамма-Данкова или без него, [6] TDDFT в TD-LDA или LRC [7] [8]
- Спектроскопия потерь энергии электронов
- Динамическая поляризуемость
- электрон-фононная связь (статическая [9] и динамичный [10] теория возмущений)
- магнитооптические свойства [11]
- поверхностная спектроскопия [12]
Физические системы
[ редактировать ] | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( март 2022 г. ) |
Ямбо может рассматривать молекулы и периодические системы (как металлические, так и изолирующие) в трех измерениях (кристаллические твердые тела). два измерения (поверхности) и одно измерение (например, нанотрубки , нанопроволоки , полимерные цепи). Он также может обрабатывать коллинеарные (т. е. спин-поляризованные волновые функции ) и неколлинеарные ( спиноры ) магнитные системы.
Типичные системы имеют размер 10-100 атомов или 10-400 электронов на элементарную ячейку в случае периодических систем.
Теоретические методы и приближения
[ редактировать ]Ямбо опирается на теорию возмущений многих тел и теорию функционала плотности, зависящую от времени . [13] [14] Энергии квазичастиц рассчитываются в приближении ГВ. [15] для собственной энергии. Оптические свойства рассчитываются либо путем решения уравнения Бете – Солпитера. [16] [17] или используя приближение адиабатической локальной плотности в рамках теории функционала плотности, зависящей от времени.
Числовые данные
[ редактировать ]Ямбо использует базисный набор плоских волн для представления электронных (одночастичных) волновых функций. Электроны остова описываются псевдопотенциалами , сохраняющими норму .Выбор базиса плоских волн обеспечивает периодичность систем. Изолированные системы и системы, периодические только в одном или двух направлениях, можно рассматривать, используя подход суперячейки.Для таких систем Ямбо предлагает два численных метода обработки кулоновских интегралов: метод обрезания [18] и метод случайного интегрирования.
Технические детали
[ редактировать ]- Yambo взаимодействует с кодами функции плотности плоских волн: ABINIT , PWscf , CPMD и с библиотекой ETSF-io. [19] Утилиты, связывающие эти коды с Yambo, распространяются вместе с основной программой.
- Исходный код написан на Fortran 95 и C.
- Код распараллеливается с использованием исполняемых библиотек MPI.
Пользовательский интерфейс
[ редактировать ]- Yambo имеет пользовательский интерфейс командной строки. Вызов программы с определенной опцией генерирует входные данные со значениями по умолчанию для параметров, соответствующих текущим данным в системе.
- Инструмент постобработки, распространяемый вместе с основной программой, помогает в анализе и визуализации результатов.
Системные требования, портативность
[ редактировать ]- Unix -системы
- Компиляторы языков программирования Fortran 95 и C.
- дополнительно: компилятор PGI Fortran для версии GPU (начиная с версии 4.5)
- необязательно: netcdf , fftw , mpi (для параллельного выполнения), etsf-io , libxc , hdf5.
- Требования к аппаратному обеспечению во многом зависят от исследуемой физической системы и выбранного уровня теории. Для оперативной памяти (ОЗУ) требования могут варьироваться от менее 1 ГБ до нескольких ГБ, в зависимости от проблемы.
Изучение ямбо
[ редактировать ]Команда Yambo предоставляет вики -страницу со списком учебных пособий и конспектами лекций .На сайте yambo также есть список всех диссертаций , выполненных с использованием кода.
Нераспределенная часть
[ редактировать ]Часть кода YAMBO хранится в частном репозитории.Вот реализованные и еще не распространенные функции:
- полная энергия с использованием теоремы о флуктуации-диссипации адиабатической связи [20]
- магнитное поле [21]
- самосогласованная GW [22]
- динамический Бете – Солпитер [23]
- конечный импульс Бете-Солпитера
- спектроскопия в реальном времени [24]
- расширенные ядра для нестационарной теории функционала плотности (ядро наноквантов [25] ).
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Марини, Андреа; Хоган, Конор; Грюнинг, Мирта; Варсано, Даниэле (2009). «Ямбо: инструмент ab initio для расчетов возбужденного состояния». Компьютерная физика. Коммуникации . 180 (8): 1392–1403. arXiv : 0810.3118 . Бибкод : 2009CoPhC.180.1392M . дои : 10.1016/j.cpc.2009.02.003 . S2CID 8269390 .
- ^ Сангалли, Д; Ферретти, А; Миранда, Х; Аттаккалит, С; Марри, я; Солома, Е; Мело, П; Марсили, М; Палеари, Ф; Марраццо, А; Прандини, Дж; Бонфа, П; Атамбо, Миссури; Аффинито, Ф; Палуммо, М; Молина-Санчес, А; Хоган, К; Грюнинг, М; Варсано, Д; Марини, А (2019). «Расчеты по теории многих возмущений с использованием кода Ямбо» . Физический журнал: конденсированное вещество . 31 (32): 325902. arXiv : 1902.03837 . Бибкод : 2019JPCM...31F5902S . дои : 10.1088/1361-648X/ab15d0 . ПМИД 30943462 .
- ^ «Что может сделать Ямбо?» . Ямбо . Проверено 5 мая 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Олбур, Уилфрид Г.; Йонссон, Ларс; Уилкинс, Джон В. (2000). «Расчеты квазичастиц в твердых телах». Физика твердого тела . Том. 54. Эльзевир. стр. 1–218. дои : 10.1016/s0081-1947(08)60248-9 . ISBN 978-0-12-607754-4 .
- ^ Марини, Андреа; Дель Соле, Родольфо; Рубио, Ангел; Онида, Джованни (30 октября 2002 г.). «Влияние зонной структуры квазичастиц на время жизни дырок меди в приближении GW ». Физический обзор B . 66 (16): 161104(R). arXiv : cond-mat/0208575 . Бибкод : 2002PhRvB..66p1104M . дои : 10.1103/physrevb.66.161104 . hdl : 10261/98481 . S2CID 37797921 .
- ^ Грюнинг, Мирта; Марини, Андреа; Гонзе, Ксавье (12 августа 2009 г.). «Экситон-плазмонные состояния в наноразмерных материалах: нарушение приближения Тамма-Данкова». Нано-буквы . 9 (8): 2820–2824. arXiv : 0809.3389 . Бибкод : 2009NanoL...9.2820G . дои : 10.1021/nl803717g . ПМИД 19637906 . S2CID 28990507 .
- ^ Ботти, Сильвана; Соттиле, Франческо; Васт, Натали; Олевано, Валерио; Рейнинг, Люсия ; Вайскер, Ганс-Кристиан; Рубио, Ангел; Онида, Джованни; Дель Соле, Родольфо; Годби, RW (23 апреля 2004 г.). «Дальний вклад в обменно-корреляционное ядро нестационарной теории функционала плотности». Физический обзор B . 69 (15): 155112. Бибкод : 2004PhRvB..69o5112B . дои : 10.1103/physrevb.69.155112 . hdl : 10261/98108 .
- ^ Ботти, Сильвана; Фурро, Армель; Нгуен, Франсуа; Рено, Ив-Оливье; Соттиле, Франческо; Рейнинг, Люсия (6 сентября 2005 г.). «Энергетическая зависимость обменно-корреляционного ядра нестационарной теории функционала плотности: простая модель твердых тел». Физический обзор B . 72 (12): 125203. Бибкод : 2005PhRvB..72l5203B . дои : 10.1103/physrevb.72.125203 .
- ^ Марини, Андреа (4 сентября 2008 г.). «Ab InitioЭкситоны с конечной температурой». Письма о физических отзывах . 101 (10): 106405. arXiv : 0712.3365 . Бибкод : 2008PhRvL.101j6405M . дои : 10.1103/physrevlett.101.106405 . ПМИД 18851235 . S2CID 35012998 .
- ^ Каннучча, Елена; Марини, Андреа (14 декабря 2011 г.). «Влияние квантового движения атомов в нулевой точке на оптические и электронные свойства алмаза и транс-полиацетилена». Письма о физических отзывах . 107 (25): 255501. arXiv : 1106.1459 . Бибкод : 2011PhRvL.107y5501C . дои : 10.1103/physrevlett.107.255501 . ПМИД 22243089 . S2CID 44572818 .
- ^ Сангалли, Давиде; Марини, Андреа; Дебернарди, Альберто (27 сентября 2012 г.). «Основной подход к магнитооптическому эффекту Керра, основанный на псевдопотенциале: от металлов к учету локальных полей и экситонных эффектов». Физический обзор B . 86 (12): 125139. arXiv : 1205.1994 . Бибкод : 2012PhRvB..86l5139S . дои : 10.1103/physrevb.86.125139 . S2CID 119108665 .
- ^ Хоган, Конор; Палуммо, Мауриция; Дель Соле, Родольфо (2009). «Теория диэлектрического экранирования и спектроскопия потерь энергии электронов на поверхностях» . Comptes Rendus Physique . 10 (6): 560–574. Бибкод : 2009CRPhy..10..560H . дои : 10.1016/j.crhy.2009.03.015 .
- ^ Рунге, Эрих; Гросс, EKU (19 марта 1984 г.). «Теория функционала плотности для нестационарных систем». Письма о физических отзывах . 52 (12): 997–1000. Бибкод : 1984PhRvL..52..997R . дои : 10.1103/physrevlett.52.997 .
- ^ Гросс, EKU; Кон, Уолтер (23 декабря 1985 г.). «Теория локальной плотности линейного отклика, зависящего от частоты». Письма о физических отзывах . 55 (26): 2850–2852. Бибкод : 1985PhRvL..55.2850G . дои : 10.1103/physrevlett.55.2850 . ПМИД 10032255 .
- ^ Арьясетиаван, Ф; Гуннарссон, О. (1 февраля 1998 г.). « Метод ГВ ». Отчеты о прогрессе в физике . 61 (3): 237–312. arXiv : cond-mat/9712013 . Бибкод : 1998РПФ...61..237А . дои : 10.1088/0034-4885/61/3/002 . S2CID 250874552 .
- ^ Уравнение Бете-Солпитера: происхождение
- ^ Стринати, Г. (1988). «Применение метода функций Грина к исследованию оптических свойств полупроводников». Ла Ривиста дель Нуово Чименто . 11 (12): 1–86. Бибкод : 1988NCimR..11l...1S . дои : 10.1007/bf02725962 . S2CID 122125343 .
- ^ Роззи, Карло А.; Варсано, Даниэле; Марини, Андреа; Гросс, Эберхард КУ; Рубио, Анхель (26 мая 2006 г.). «Техника точного кулоновского отсечения для расчетов суперячейок». Физический обзор B . 73 (20): 205119. arXiv : cond-mat/0601031 . Бибкод : 2006PhRvB..73t5119R . дои : 10.1103/physrevb.73.205119 . hdl : 10261/97933 . S2CID 26312984 .
- ^ Калисте, Д.; Пуйон, Ю.; Верстраете, MJ; Олевано, В.; Гонзе, X. (2008). «Обмен электронной структурой и кристаллографическими данными с ETSF_IO». Компьютерная физика. Коммуникации . 179 (10): 748–758. Бибкод : 2008CoPhC.179..748C . дои : 10.1016/j.cpc.2008.05.007 .
- ^ Марини, Андреа; Гарсиа-Гонсалес, П.; Рубио, Ангел (5 апреля 2006 г.). «Основные принципы описания корреляционных эффектов в слоистых материалах». Письма о физических отзывах . 96 (13): 136404. arXiv : cond-mat/0510221 . Бибкод : 2006PhRvL..96m6404M . дои : 10.1103/physrevlett.96.136404 . hdl : 10261/97928 . ПМИД 16712011 . S2CID 13324711 .
- ^ Сангалли, Давиде; Марини, Андреа (12 октября 2011 г.). «Аномальные колебания щели Ааронова – Бома в углеродных нанотрубках». Нано-буквы . 11 (10): 4052–4057. arXiv : 1106.5695 . Бибкод : 2011NanoL..11.4052S . дои : 10.1021/nl200871v . ПМИД 21805987 . S2CID 10946434 .
- ^ Брюневаль, Фабьен; Васт, Натали; Рейнинг, Люсия (6 июля 2006 г.). «Влияние самосогласованности на квазичастицы в твердых телах». Физический обзор B . 74 (4): 045102. Бибкод : 2006PhRvB..74d5102B . дои : 10.1103/physrevb.74.045102 .
- ^ Марини, Андреа; Дель Соле, Родольфо (23 октября 2003 г.). «Динамические экситонные эффекты в металлах и полупроводниках». Письма о физических отзывах . 91 (17): 176402. arXiv : cond-mat/0308271 . Бибкод : 2003PhRvL..91q6402M . дои : 10.1103/physrevlett.91.176402 . ПМИД 14611364 . S2CID 8472529 .
- ^ Аттаккалит, К.; Грюнинг, М.; Марини, А. (13 декабря 2011 г.). «Подход к оптическим свойствам твердых тел и наноструктур в реальном времени: уравнение Бете-Солпитера, зависящее от времени». Физический обзор B . 84 (24): 245110. arXiv : 1109.2424 . Бибкод : 2011PhRvB..84x5110A . дои : 10.1103/physrevb.84.245110 . S2CID 118694162 .
- ^ Марини, Андреа; Дель Соле, Родольфо; Рубио, Ангел (16 декабря 2003 г.). «Связанные экситоны в зависящей от времени теории функционала плотности: оптические спектры и спектры потерь энергии». Письма о физических отзывах . 91 (25): 256402. arXiv : cond-mat/0310495 . Бибкод : 2003PhRvL..91y6402M . doi : 10.1103/physrevlett.91.256402 . ПМИД 14754131 . S2CID 17007016 .