DebiChem Periodic Ab Initio Calculations packages

ABINIT er en pakke, hvis vigtigste program gør det muligt at finde den samlede energi, ladningstæthed og elektronisk struktur for systemer lavet af elektroner og kerner (molekyler og periodiske faste stoffer) inden for tæthedsfunktionalteori (DFT), via pseudopotentialer og planewave-basis.

ABINIT indeholder også muligheder for at optimere geometrien ifølge DFT-kræfter og -spændinger, eller til at udføre molekylære simuleringer ved hjælp af disse kræfter, eller til at generere dynamiske matricer, Born-effektive ladninger, og dielektriske tensorer. Opløftede tilstande kan beregnes inden den tidsafhængige tæthedsfunktionalteori (for molekyler), eller inden for Many-Body-perturbationsteorien (GW-tilnærmelsen). Ud over den vigtige ABINIT-kode, tilbydes forskellige redskabsprogrammer.

Denne pakke indeholder alle de programmer, der kræves for at udføre beregninger (pseudopotentialer er dog ikke indeholdt). For et sæt af pseudopotentialer installeres pakken abinit-data.

CP2K er et program til at udføre simuleringer af faststof-, fluid-, molekyl- samt biologiske systemer. Det er specielt rettet mod massivt parallelle og lineært skalerende elektronstrukturmetoder og simulationer med moderne ab-initio-molekylærdynamik (AIMD).

CP2K er optimeret til den blandede Gaussfunktions- og planbølgemetode (GPW) baseret på pseudopotentialer, men er også stand til at køre fuldelektron- eller rene planbølge-/Gaussfunktionsberegninger. Inkluderede funktioner:

Ab-initio elektronstrukturmetoder med QUICKSTEP-modulet:

• Energier og kræfter fra tæthedsfunktionalteori (DFT)
• Energier og kræfter fra Hartree-Fock (HF)
• Energier og kræfter fra andenordens perturbationsteori med Møller-Plesset (MP2)
• Energier med random phase approximation (RPA)
• Periodiske eller uperiodiske (gasfase) grænsebetingelser
• Basissæt omfatter flere standardtyper af Gaussorbitaler (GTO'er), pseudopotentialer med planbølger, »augmented« planbølger (APW) og en blandet Gaussmetode plus (»augmented«) planbølgemetode (GPW / GAPW)
• Normkonserverende, separable Goedecker-Teter-Hutter-pseudopotentialer (GTJH) og pseudopotentialer med ikke-lineære kernekorrektioner (NLCC), eller fuldelektronberegninger
• Lokaltæthedsapproksimationen (LDA) for XC inklusive SVWN3, SVWN5, PW92 og PADE
• Gradientkorrigerede (GGA) XC-funktionaler inklusive BLYP, BP86, PW91, PBE og HCTH120 såvel som meta-GGA-funktionalet TPSS
• Hybrid-XC-funktionaler med eksakt Hartree-Fockudveksling (HFX) inklusive B3LYP, PBE0 og MCY3
• Dobbelthybridfunktionaler inklusive B2PLYP og B2GPPLYP
• Yderligere XC-funktionaler med LibXC
• Dispersionskorrektioner via parpotentialmodellerne DFT-D2 og DFT-D3
• Ikke-lokale van der Waals-korrektioner for XC-funktionaler inklusive B88-vdW, PBE-vdW og B97X-D
• DFT+U-korrektion (Hubbard)
• Tæthedsfit for DFT via Blöchl eller tæthedsafledte atomare punktladninger (DDAPC) og HFX via »auxiliary density matrix methods« (ADMM) og for MP2/RPA via Resolution-of-identity (RI)
• Tynde (»sparse«) matrixrepræsentationer og prescreeningteknikker for lineært skalerende udregning af Kohn-Sham-matrixelementer (KS)
• Orbitaltransformation (OT) eller direkte inversion af det iterative underrum (DIIS) til selvkonsistent minimering (SCF)
• Local Resolution-of-Identity Projector Augmented Wave-metode (LRIGPW)
• Energier med absolut lokaliseret molekylorbital-SCF (ALMO-SCF) til lineært skalerende molekylsystemer
• Exciterede tilstande via tidsafhængig tæthedsfunktionalperturbationsteori (TDDFPT)

Ab-initio-molekylærdynamik:

• Born-Oppenheimer-molekylærdynamik (BOMD)
• Ehrenfest-molekylærdynamik (EMD)
• PS-ekstrapolation af begyndelsesbølgefunktion
• Tidsreversibel altid stabil predictor-corrector-integrator (ASPC)
• Approksimativ Car-Parrinello-agtig Born-Oppenheimer-molekylærdynamik med Langevin (Andengenerations Car-Parrinello-molekylærdynamik (SGCP))

Blandede kvante-/klassiske simulationer (QM/MM):

• Multigrid-metoder til evaluering af Coulombvekselvirkninger mellem kvante- og klassiske dele
• Håndtering af periodiske grænsebetingelser ved hjælp af lineært skalerende elektrostatisk kobling
• Adaptiv QM/MM

Yderligere funktioner omfatter:

• Enkeltpunktsenergier, geometrioptimeringer og frekvensberegninger
• Adskillige algoritmer til nudged elastic band (NEB) til beregning af minimumenergivej (B-NEB, IT-NEB, CI-NEB, D-NEB)
• Global optimering af geometrier.
• Solvation via Self-Consistent Continuum Solvation-modellen (SCCS)
• Semiempiriske beregninger med parametriseringerne AM1, RM1, PM3, MNDO, MNDO-d, PNNL og PM6, tight-binding med tæthedsfunktionalteori (DFTB) og tight-binding med selfkonsistent polarisering (SCP-TB) med valgfri periodicitet
• Klassiske molekylærdynamiksimulationer (MD) i det mikrokanoniske ensemble (NVE) eller kanoniske ensemble (NVT) med Nose-Hoover og kanonisk sampling gennem termostater der omskalerer hastigheder (CSVR)
• Metadynamik inklusive veltempereret metadynamik til fri energi-beregninger
• Klassiske kraftfeltsimuleringer (MM)
• Monte Carlo-simuleringer med Kohn-Sham-DFT
• Statiske (f.eks. spektra) og dynamiske (f.eks. diffusion) egenskaber
• ATOM-koden til at generere pseudopotentialer
• Integreret optimering af molekylære basissæt

CP2K implementerer ikke konventionel Car-Parinello-molekylærdynamik (CPMD).

En tæthedsfunktionel teori (DFT) for Pythonkode baseret på projektor- forstærket bølgemetode (PAW) og atomare simuleringsmiljø (ASE). Den bruger real-space ensartede net- og flernetsmetoder, atom-centreret basis- funktioner eller plane-bølger.

OpenMX (pakke udviklet i åben kildekode for Material eXplorer) er en programpakke for materialesimuleringer i nanoskala baseret på tæthedsfunktionelle teorier (DFT), norm-bevarende pseudopotentialer og pseudo-atomare oversatte basisfunktioner. Da koden er designet for realiseringen af ab initio-beregninger i stor skala på parallelle computere, så forventes det at OpenMX kan være et nyttigt og funktionsrigt værktøj for materialevidenskab i nanoskala indenfor en bred vifte af systemer såsom biomaterialer, kulstofnanorør, magnetiske materialer og konduktører i nanoskala.

Quantum ESPRESSO (tidligere kendt som PWscf) er en integreret programpakke med computerkoder til elektronstrukturberegninger og materialemodellering på nanoskala. Den er baseret på tæthedsfunktionalteori med planbølger og pseudopotentialer (både normkonserverende, ultrasoft og PAW).

Funktionalitet:

• Grundtilstands- og båndstrukturberegning ved hjælp af planbølger med selvkonsistent totalenergi, kræfter og mekanisk spænding
• Separable normkonserverende samt Vanderbilt-pseudopotentialer (ultrasoft) og PAW-metoden (projector augmented wave method)
• Diverse funktionaler for elektronkorrelation og -udveksling fra LDA til den generaliserede gradientapproksimation (PW91, PBE, B88-P86, BLYP), meta-GGA, eksakt udveksling (HF) og hybridfunktionaler (PBE0, B3LYP, HSE)
• Car-Parrinello- og Born-Oppenheimer-molekylærdynamik
• Strukturoptimering inklusive overgangstilstande og minimumsenergikurver
• Spin-bane-kobling og ikke-kolineær magnetisme
• Responsegenskaber inklusive fononfrekvenser og -egenvektorer, effektive ladninger og dielektriske tensorer, infrarøde og Raman- spredningstværsnit samt kemiske skift med EPR og NMR.
• Spektroskopiske egenskaber såsom K- og L1-edge røntgenabsorptionsspektra (XAS) og elektronexcitationer

Wannier90 er et elektronisk-strukturprogram, der beregner maksimalt-lokaliserede Wannierfunktioner (MLWF). Fungerer oven på andre elektronisk-strukturprogrammer, såsom Abinit, FLEUR og PwSCF.

Denne pakke tilbyder Wannier90-kørbare filer.