Оригінал статті представлений по посиланню.

Це основний сайт для поширення коду генерації «Ultrasoft PseudoPotential» (USPP) з групи Девіда Вандербільта в Університеті Ратгерса.

Зміст:

  • Перегляд і завантаження пакету USPP
  • Джерела Фортран для псевдопотенціальної генерації
  • Перетворення в формат PAW за допомогою USPP2PAW
  • Бібліотеки псевдопотенціалів
  • Завантаження
  • Початок роботи
  • Документація
  • Спільнота користувачів
  • Архів попередніх версій
  • Зворотний зв’язок
  • Подяка

Перегляд і завантаження пакету USPP

Щоб поглянути на цей пакет і ознайомитися з його вмістом, можна переглянути його останню версію у вигляді дерева каталогів.

Проте, щоб використовувати пакет, ви повинні завантажити його, як описано нижче.

Джерела Fortran для псевдопотенціальної генерації

Цей код вільно поширюється на умовах публічної ліцензії GNU GPL. Ви можете використовувати його для власних дослідних цілей або передавати іншим особам для аналогічного використання. Однак, зверніть увагу на наступні обмеження:

  • Код не гарантує відсутність помилок.
  • Якість псевдопотенціалів, що генеруються вхідними файлами, не гарантується.
  • Немає активної підтримки цього пакету.

Джерела Fortran в пакеті USPP починаються з випуску 7.3.3 (uspp-733). Попередні версії поширювалися тільки по електронній пошті; остання з них була » a7.3.2″. Що стосується джерел Fortran, uspp-733 по суті функціонально еквівалентний A7.3.2 (тут містяться тільки дуже незначні виправлення і косметичні поліпшення, які були зроблені в переході від a7.3.2 до USPP -733).

Основні зміни в переході з А7.3.2 до USPP -733 відносяться до капітального оновлення структури каталогів, файлів Makefile і документації, а також додавання бібліотеки вкладених псевдопотенціалів.

Див. джерело / README для зведення поліпшень які були зроблені до вихідних кодів від одного релізу до наступного, включаючи ті, які ведуть до самої нещодавньої версії uspp-736. Найдетальнішу інформацію про історію релізів можна знайти в заголовку коментарів, що становлять перші кілька сотень рядків основної програми runatom.f.

Перетворення в формат PAW за допомогою USPP2PAW

Завдяки Марку Торренту (Marc Torrent) і Франсуа Жоллету (Francois Jollet), можна виправити код USPP, так що він генерує PAW (проектор доповненої хвилі) потенціали, які зчитуються ABINIT. Інструкції та посилання на завантаження див. у розділі як створювати атомарні набори даних PAW для ABINIT за допомогою генератора USPP.

Бібліотеки псевдопотенціалів

Користувачам, які шукають бібліотеку вже згенерованих псевдопотенціалів, пропонується використовувати псевдопотенціальну бібліотеку Гарріті-Беннетта-Раба-Вандербільта (GBRV), розроблену в 2013 році Кевіном Ф. Гарріті, Джозефом Ст. Беннеттом, Карін М. Рабе і Девідом Вандербільтом, як описано в розділі «Псевдопотенціали для високопродуктивних обчислень DFT» Comp. Mater. Sci. 81, 446 (2014) (локальне перевидання). Ця бібліотека була розроблена і протестована для використання у високопродуктивних обчисленнях, що вимагають точної, всеосяжної і недорогої псевдопотенціальної бібліотеки, і вона була протестована в багатьох середовищах зв’язування.

Бібліотека була створена в спробі бути 1) всеосяжною, 2) надійно точною, і 3) обчислювально недорою. Ми розробили бібліотеку для одного зрізу з низькою плоскою хвилею і протестували її, порівнявши з повністю електронними розрахунками для різних металевих, іонних і ковалентно-пов’язаних матеріалів. Ми вважаємо, що бібліотека GBRV дає граткові константи, об’ємні модулі і магнітні моменти, які мають більшу загальну точність, ніж інші комплексні псевдопотенціальні бібліотеки, і при порівнянних або більш низьких обчислювальних витратах.

Оптимізовані для високопродуктивних обчислень, псевдопотенціали повинні підходити для багатьох додатків.

Спадщина бібліотеки: раніше я опублікував «спадщину бібліотека» псевдопотенціалів, які були зібрані з плином часу, в основному були елементами групи Вандербільта, і в основному в кінці 1990-х і початку 2000-х років. Ця бібліотека є неповною, нерегламентованою і не тестованою. Я більше не рекомендую використовувати її, але для зворотної сумісності деталі все ще розміщені тут.

Завантаження

Кожне з наведених нижче посилань вказує на архів дистрибутива, заархівований у зворотному хронологічному порядку. Перша частина імені (наприклад, «uspp-736») відноситься до випуску джерел fortran в каталозі Bin/. Остання цифра (наприклад, «-0») позначає послідовність оновлень таких об’єктів, як бібліотека псевдопотенціалів, документація або файли Makefile.

uspp-736-0.tgz  (2 грудня 2006)

uspp-735-0.tgz (9 жовтня 2003 року)

uspp-734-3.tgz (29 грудня 2002 року)

uspp-734-2.tgz (9 серпня 2002 року)

uspp-734-1.tgz (24 липня 2002 року)

uspp-734-0.tgz (22 липня 2002 року)

uspp-733-1.tgz (10 березня 2002 року)

uspp-733-0.tgz (19 лютого 2002 року)

У більшості систем Unix можна розпакувати архів, виконавши щось на зразок

gunzip uspp-736-0.tgz

  tar xf uspp-736-0.tar

  rm uspp-736-0.tar

 

Початок роботи

Якщо ви просто хочете створити один або кілька псевдопотенціалів, які вже включені в бібліотеку, ви повинні знайти більшу частину необхідної інформації в AA-QUICK-START, де пояснюється, як скомпілювати і запустити програму для генерації псевдопотенціалів з файлів параметрів бібліотеки.

Якщо ви більш амбітні і хотіли б змінити існуючий псевдопотенціал або створити абсолютно новий, дивіться Doc/TUTORIAL.

Зверніть увагу, що за замовчуванням псевдопотенціал створюється як неформатований двійковий файл даних, як описано в документі Doc / FORMAT. При необхідності його можна перетворити в форматовану форму за допомогою утиліти reform.f в каталозі Utils.

Документація

Наступні файли можуть надати деяку допомогу в орієнтуванні:

AA-QUICK-START: короткий посібник з компіляції і запуску програми для генерації потенціалів в бібліотеці.

Doc / TUTORIAL: якщо ви хочете створити новий псевдопотенціал самостійно, це місце, щоб подивитися як це робиться. Це також може допомогти вам оцінити якість існуючого потенціалу в бібліотеці, даючи деякі поради про те, що шукати у вихідному файлі.

Doc / INPUT_AE: опис структури вхідного файлу для попередніх запусків всіх електронів.

Doc / INPUT_GEN: опис структури вхідного файлу для запуску псевдопотенціальної генерації.

Doc/FORMAT: опис структури вихідного файлу і вказівки по конвертації у форматовану форму

Utils / read_uspp.f: зразок програми з коротким описом псевдопотенціальної файлової структури.

Source/runatom.f: це основна програма Fortran. У вихідному коді є деяка внутрішня документація.

Серед посилань на псевдопотенціали ультрасофт насамперед важливі ці:

Девід Вандербільт, » Самоузгоджені Софт Псевдопотенціали в узагальненому формалізмі власних значень», Phys. REV. B 41 (Rapid Communications), 7892 (1990). (копія журналу, локальна копія)

Карі Лаасонен, Роберто Кар, Чангиол і Девід Вандербільт, `реалізація Ультрасофт Псевдопотенціалів в молекулярній динаміці Ab-initio», Phys. REV. B 43 (Rapid Communications), 6796 (1991). (копія журналу, локальна копія)

Карі Лаасонен, Альфредо Паскварелло, Шангіол Лі, Роберто Кар, і Девід Вандербільт, `Молекулярна динаміка Кар-Паррінелло з Ультрасофт Псевдопотенціалами Вандербільта,» Phys. Rev. B 47, 10142 (1993). (копія журналу, локальна копія)

Спільнота користувачів

Мені відомі наступні відкриті вихідні коди, які можна використовувати при ультрасофт псевдопотенціалах створених цим пакетом:

DACAPO.

DACAPO є частиною CAMP Open Software (CAMPOS) проекту Центру фізики матеріалів атомного масштабу (CAMP) в Технічному університеті Данії. Це програма з повною енергією, заснована на теорії функціоналу густини з використанням плоско-хвильового базису і ультрасофт псевдопотенціалів Вандербільта. Програма виконує самоузгоджені розрахунки для локальної апроксимації густини (Local Density Approximation / LDA) і узагальненого градієнта наближення (Generalized Gradient Approximation / GGA) валютних кореляцій потенціалів. Він може виконувати молекулярну динаміку і структурні релаксації і може бути скомпільований для серії, а також паралельне виконання на багатьох апаратних платформах.

Дистрибутив DACAPO містить бібліотеку псевдопотенціалів Ультрасофт, що охоплює більшу частину періодичної таблиці, створеної з використанням більш ранньої версії a7.0.0 цього пакету. Однак бібліотека DACAPO орієнтована на надання псевдопотенціалів в двійковій формі, а не на генерацію вхідних файлів. Останні тепер надаються тут для багатьох елементів в бібліотеці DACAPO. Щоб отримати додаткові відомості див. вище.

PWSCF.

PWSCF (Плоскохвильове самоузгоджене поле / Plane-Wave Self-Consistent Field) – набір програм для розрахунку електронної структури в рамках теорії функціоналу густини і теорії збурень функціоналу густини з використанням базису плоских хвиль. Головні автори С. Бароні, С. де Гіріноколі, А. Даль Корсо, і П. Гянноззі. Він підтримує кілька різновидів нормозбережувальних псевдопотенціалів і два різновиди ультрасофт (див. тут; «vdb» вказує на сумісність з цим пакетом, в той час як «RRKJ3» — це інший формат). У той час як більш ранні версії цього пакета коду мали деякі обмеження щодо того, які функції можуть бути використані з псевдопотенціалами Ультрасофт, ці обмеження тепер значною мірою були видалені, за винятком того, що для обчислення похідних третього порядку як і раніше несумісні з потенціалами Ультрасофт.

JDFTx.

JDFTx це площинно-хвильовий функціонал густини коду, що реалізує спільну теорію функціоналу густини [С. А. Петросян, А. А. Рігос і Т. А. Аріас, Ж. Фіз. Chem B. 109, 15436 (2005)], що забезпечує особливо підходящу основу для ab initio розрахунків в електрохімічних умовах, наприклад, електронні системи в контакті з рідкими середовищами.

Процедури перетворення в даний час розроблені для:

ABINIT.

Abinit був переглянутий для реалізації прогнозованих розширених хвильових (PAW) описів атомів (які можна, грубо кажучи, розглядати як «псевдопотенціали»). Модуль під назвою «USpp2Abinit» дозволяє PAW потенціалу взаємодіяти з Ультрасофт псевдопотенціалом на основі згенерованого коду USPP. Abinit версії 4.2.1 і вище буде мати цю функцію. Щоб отримати додаткові відомості дивиться:

Крім того, наступні пропрієтарні пакети також сумісні:

CPMD.

Код CPMD – це площинно-хвильова реалізація псевдопотенціалу в теорії функціональної щільності, зокрема, призначені для ab-initio і молекулярної динаміки. Його перша версія була розроблена Юргом Хаттером в дослідницькій лабораторії IBM Цюріх, починаючи з оригінальних кодів Кара-Паррінелло. Поточна версія 3.5 захищена авторськими правами спільно IBM Corp і Інститутом Макса Планка в Штутгарті і поширюється безкоштовно серед некомерційних організацій. Підтримує як нормально збережені так і Ультрасофт псевдопотенціали.

CASTEP.

Комерційне програмне забезпечення Accelrys (раніше Molecular Simulations Inc). Псевдопотенціальний код плоских хвиль сполученого градієнта загального призначення. Включає в себе власну бібліотеку USPP-73 сумісну с Ultrasoft псевдопотенціалами.

CUSP.

Пакет CUSP (кон’югат-градієнт UltraSoft псевдопотенціалу) був початий в групі Вандербільта D. На початку 1990-их років і був використаний деякими членами групи Вандербільта і кількома співробітнками. Це загально-енергійна і сильна програма спеціалізована для ефективного використання псевдопотенціалів Ультрасофт і для нанесення на діелектрики. Поточний останній генеральний реліз cusp5.6.1. Контакти dhv@physics.rutgers.edu для отримання додаткової інформації або щоб отримати доступ.

CP

Цей код в даний час використовується групою Р. Кара в Прінстонському університеті. В доповнення до нормально-зберігаючих псевдопотенціалів, він підтримує UltraSoft потенціали вироблені основним пакетом, чи то з форми «RRKJ3» згаданої у зв’язку з PWSCF вище. Його можна завантажити з http://www.democritos.it/scientific.php.

Інший відомий власний код, який використовує потенціал Ультрасофт є пакет vasp. Однак VASP використовує ультрасофт-потенціали, що генеруються за дещо іншою схемою, ніж та, що реалізована тут. Таким чином, псевдопотенціали, взяті з бібліотеки, поширюваної в складі VASP, не можуть бути імпортовані в вищевказані пакети коду, і навпаки.

Архів попередніх версій

Архів попередніх версій пакету USPP доступний тут. Це може бути корисно при вирішенні проблем сумісності, пов’язаних з потенціалами, створеними в більш ранніх версіях коду.

Зворотний зв’язок

Будь ласка, надсилайте коментарі або пропозиції щодо поліпшення dhv@physics.rutgers.edu.

Вираз вдячності та заява про обмеження відповідальності

Ця веб-сторінка частково заснована на роботі, підтримуваної Національним науковим фондом США в рамках грантів № 9981193, 0233925, 0549198 і 1005838. Будь-які думки, висновки  та рекомендації, виражені в даному матеріалі, належать автору і не обов’язково відображають точку зору Національного наукового фонду.

Повернутися на домашню сторінку Vanderbilt.

Будь ласка, надсилайте будь-які коментарі на цю скриньку dhv@physics.rutgers.edu.