КАСТЕП - CASTEP
 | |
| Разработчики) | Группа разработчиков Castep |
|---|---|
| Стабильный выпуск | 20.1 / 31 декабря 2019 |
| Репозиторий |  |
| Написано в | Фортран 2003 с OpenMP и MPI |
| Операционная система | Linux, MacOS, Windows |
| Тип | Функциональная теория плотности (моделирование) |
| Лицензия | Академический (Мировой) / Коммерческий |
| Интернет сайт | www |
КАСТЕП (первоначально из CAМбридж Sэриал Титал Eнервный пackage) - это академический и коммерческий программного обеспечения пакет, который использует теория функционала плотности с плоская волна базисный набор для расчета электронных свойств кристаллических твердых тел, поверхностей, молекул, жидкостей и аморфных материалов из первых принципов. CASTEP позволяет оптимизировать геометрию и молекулярную динамику при конечных температурах с неявной симметрией и геометрическими ограничениями, а также рассчитывать большое количество производных свойств электронной конфигурации. Хотя CASTEP изначально был последовательной программой на основе 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 Йорк, Дарем, Сент-Эндрюс, Кембридж и Резерфорд Лабс.
История
CASTEP был создан в конце 1980-х - начале 1990-х годов в TCM Group из Кавендишская лаборатория в Кембридже.[1] Тогда это был академический код, написанный на Fortran77. В середине 1990-х она была коммерциализирована путем лицензирования ее для Molecular Simulations International (компания была позже куплена Accelrys, а затем куплена Biovia) по соглашению, по которому Кембриджский университет получил долю гонорара и большую часть разработок. остались с оригинальными академическими авторами. Затем код был переработан и полностью переписан в период с 1999 по 2001 год, чтобы использовать функции современного Фортрана, обеспечить параллелизм во всем коде и повысить устойчивость программного обеспечения. К этому моменту годовой объем продаж превысил 1 млн 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 (а не только в академических кругах Великобритании). Коммерческие пользователи могут приобрести CASTEP как часть пакета Biovia Materials Studio.[3]
Теория и приближения
Исходя из многочастичной волновой функции, делается адиабатическое приближение по ядерным и электронным координатам ( Приближение Борна – Оппенгеймера ). В коде также используется Теорема Блоха что означает, что волновая функция периодической системы имеет фактор периодичности ячейки и фактор фазы. Фазовый фактор представлен плоской волной. Используя теорему Блоха, идеально записывать волновую функцию в плоских волнах для фактора периодичности ячейки и фактора фазы. Отсюда базисные функции ортогональны, и легко выполнить преобразование Фурье из реального в обратное пространство и наоборот. Быстрые преобразования Фурье используются во всем коде CASTEP, как и Суммирование Эвальда метод кулоновских энергий. Наряду с плоскими волнами и итерационными методами диагонализации (через сопряженный градиент или заблокированные алгоритмы Дэвидсона), псевдопотенциалы важны для кода CASTEP для снижения вычислительных затрат на вычисления. Псевдопотенциалы заменяют атомное ядро и остовные электроны эффективным числовым потенциалом.
Оптимизация геометрии
CASTEP может оптимизировать атомную геометрию системы несколькими способами. По умолчанию BFGS, посредством чего приближение к Матрица Гессе создается на основе последовательных шагов электронной минимизации и используется для поиска направления поиска на каждом из них. Затухающая молекулярная динамика также возможна и часто быстро сходится, иногда даже быстрее, чем BFGS, из-за экстраполяции волновой функции. Однако затухающий MD чаще всего выбирается вместо BFGS из-за возможности нелинейных ионных ограничений. Еще одна альтернатива - схема FIRE, которая использует примерно тот же подход, что и демпфированные MD, но основывается на несколько иной методологии.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Сайт TCM, раздел истории
- ^ Эволюция CASTEP «Кембриджский годовой обзор предприятий за 2009 год» получено 8 августа 2016
- ^ "Получение CASTEP" получено 8 августа 2016