Осьминог (программное обеспечение) - Википедия - octopus (software)

осьминог программный пакет для выполнения Kohn – Sham теория функционала плотности (ДПФ) и теория функционала плотности, зависящая от времени (TDDFT) расчеты.^[1]

осьминог использует псевдопотенциалы и числовые сетки в реальном пространстве для распространения орбиталей Кона – Шэма в реальном времени под действием изменяющихся во времени электромагнитных полей. Специальная функциональность предоставляется для моделирования одно-, двух- и трехмерных систем. осьминог может рассчитывать статические и динамические поляризуемости и сначала гиперполяризуемость, статический магнитная восприимчивость, спектры поглощения, и выполнить молекулярная динамика моделирования с Ehrenfest и Методы Кар – Парринелло.

Код написан преимущественно на Фортран, с некоторыми C и Perl. Выпускается под GPL.

Целевые проблемы

Линейный оптический (т.е. электронный) отклик молекул или кластеров, а также нелинейный отклик второго порядка.
Нелинейный отклик на классические электромагнитные поля высокой интенсивности с учетом как ионных, так и электронных степеней свободы.
Электронные свойства основного и возбужденного состояний систем с меньшей размерностью, таких как квантовые точки.
Фотоиндуцированные реакции молекул (например, фотодиссоциация, фотоизомеризация и т. Д.).
В ближайшем будущем распространение этих процедур на системы, которые являются бесконечными и периодическими в одном или нескольких измерениях (полимеры, плиты, нанотрубки, твердых тел), так и на электронный транспорт.

В основе теории лежат DFT и TDDFT. Кроме того, код может выполнять динамику, рассматривая классическое (то есть точечно-частичное) приближение для ядер. Эта динамика может быть неадиабатической, поскольку система развивается по пути Эренфеста. Однако это подход среднего поля.
Что касается TDDFT, можно использовать три разных подхода:
- стандартная теория линейного отклика Casida на основе TDDFT, которая предоставляет энергии возбуждения и силы осцилляторов для переходов из основного состояния в возбужденное состояние.
- явное распространение во времени уравнений TDDFT, которое позволяет использовать большие внешние потенциалы, выходящие далеко за пределы допустимости теория возмущений.
- уравнение Штернхаймера (теория возмущений функционала плотности) в частотной области с использованием только занятых состояний.

Как числовое представление, код работает без базисный набор, опираясь на числовые сетки. Тем не менее, вспомогательные базисы (плоские волны, атомные орбитали ) используются при необходимости. В последнее время код предлагает возможность работы с неоднородными сетками, которые адаптируются к неоднородности проблемы, а также использование многосеточных методов для ускорения вычислений.
Для большинства расчетов код полагается на использование псевдопотенциалы^[2] двух видов: Труллье-Мартинс,^[3] и Хартвигсен-Годеккер-Хаттер.^[4]
Помимо возможности обрабатывать системы в стандартных трех измерениях, также доступны режимы 2D и 1D. Они полезны для изучения, например, двумерного электронного газа, который характеризует широкий класс квантовых точек.

Код был разработан с упором на параллельную масштабируемость. Как следствие, он позволяет выполнять несколько разделов задач, при этом используется программное обеспечение для разделения сетки, MPI и OpenMP
Язык большей части кода Фортран 90 (в настоящее время почти 50 000 строк). Другие языки, например C или же Perl, также используются.
Пакет под лицензией Стандартная общественная лицензия GNU (GPL). Следовательно, он доступен для использования, проверки и модификации для всех по адресу веб-страницу осьминога.