Код ЯМБО - YAMBO code
Оригинальный автор (ы) | Андреа Марини |
---|---|
Разработчики) | Конор Хоган, Мирта Грунинг, Даниэле Варсано, Давиде Сангалли, Андреа Ферретти, Педро Мело, Райан Макмиллан, Фабио Аффинито, Алехандро Молина-Санчес, Энрике Миранда |
изначальный выпуск | 2008 |
Стабильный выпуск | 4.5 / 2 января 2020 |
Репозиторий | github |
Написано в | Фортран, C |
Операционная система | Unix, Unix-подобный |
Платформа | x86, x86-64 |
Доступно в | английский |
Тип | Теория многих тел |
Лицензия | GPL |
Интернет сайт | www |
Ямбо это компьютер программного обеспечения пакет для учебы теория многих тел аспекты твердые вещества и молекула системы.[1][2]Он вычисляет возбужденное состояние свойства физических систем из первые принципы, например, из квантовая механика закон без использования эмпирических данных. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом выпущен под Стандартная общественная лицензия GNU (GPL). Однако основной репозиторий разработки является проверенным, и только часть функций, доступных в частном репозитории, клонируется в публичный репозиторий и, таким образом, распространяется.[3]
Свойства возбужденного состояния
Ямбо может вычислить:
- Квазичастица энергии: плазмонный полюс,[4] Приближение COHSEX,[4] или действительная ось
- Время жизни[5] в пределах Приближение GW
- Оптическое поглощение: RPA, Bethe Salpeter 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
Ямбо может рассматривать молекулы и периодические системы (как металлические, так и изолирующие) в трех измерениях (кристаллические твердые тела), двух измерениях (поверхности) и одном измерении (например, нанотрубки, нанопровода, полимер цепи). Он также может обрабатывать коллинеарные (т. Е. спин-поляризованный волновые функции ) и неколлинеарная (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
Ямбо опирается на теорию возмущений многих тел и теория функционала плотности, зависящая от времени.[13][14] Энергии квазичастиц рассчитываются в пределах Приближение GW[15] для собственной энергии. Оптические свойства рассчитываются либо путем решения Уравнение Бете – Солпитера[16][17] или с помощью приближения адиабатической локальной плотности в рамках теории функционала плотности, зависящей от времени.
Числовые детали
Ямбо использует плоские волны базисный набор для представления электронных (одночастичных) волновых функций. Электроны ядра описываются с сохранением нормы псевдопотенциалы. Выбор базиса плоских волн обеспечивает периодичность систем. Изолированные системы и системы, которые являются периодическими только в одном или двух направлениях, могут рассматриваться с использованием подхода суперячейки. Для таких систем Ямбо предлагает два численных метода обработки кулоновских интегралов: обрезание[18] и метод случайного интегрирования.
Технические детали
- Ямбо взаимодействует с кодами функции плотности плоских волн: ABINIT, PWscf, CPMD и с библиотекой ETSF-io.[19] Утилиты, которые связывают эти коды с Yambo, распространяются вместе с основной программой.
- Исходный код написан на Fortran 95 и C
- Код распараллеливается с использованием запущенных библиотек MPI.
Пользовательский интерфейс
- Yambo имеет пользовательский интерфейс командной строки. Вызов программы с определенной опцией генерирует входные данные со значениями по умолчанию для параметров, соответствующими текущим данным в системе.
- Инструмент постобработки, распространяемый вместе с основной программой, помогает в анализе и визуализации результатов.
Системные требования, портативность
- Unix основанные системы
- Компиляторы для языков программирования Фортран 95 и C
- необязательный: PGI Компилятор Fortran для GPU версия (начиная с выпуска 4.5)
- необязательный: netcdf, fftw, mpi (для параллельного исполнения), etsf-io, libxc, hdf5
- Требования к оборудованию во многом зависят от изучаемой физической системы и выбранного уровня теории. За оперативная память (ОЗУ) требования могут варьироваться от менее 1 ГБ до нескольких ГБ, в зависимости от проблемы.
Нераспределенная часть
Часть кода YAMBO хранится в частном репозитории. Это функции, реализованные и еще не распространенные:
- полная энергия с использованием теоремы флуктуации-диссипации адиабатической связи [20]
- магнитное поле[21]
- самосогласованный GW[22]
- динамический Бете – Солпитер[23]
- конечный импульс Бете-Солпитера
- спектроскопия в реальном времени[24]
- продвинутые ядра для теории функционала плотности, зависящей от времени (ядро Nanoquanta[25]).
Рекомендации
- ^ Марини, Андреа; Хоган, Конор; Грюнинг, Мирта; Варсано, Даниэле (2009). «yambo: ab initio инструмент для вычислений возбужденного состояния». Компьютерная физика Коммуникации. Elsevier BV. 180 (8): 1392–1403. arXiv:0810.3118. Дои:10.1016 / j.cpc.2009.02.003. ISSN 0010-4655.
- ^ Сангалли, Д; Ферретти, А; Миранда, H; Аттаккалит, C; Марри, я; Cannuccia, E; Мело, П; Марсили, М; Paleari, F; Марраццо, А; Прандини, G; Bonfà, P; Атамбо, М О; Affinito, F; Палуммо, М; Молина-Санчес, А; Хоган, К; Grüning, M; Варсано, Д; Марини, А (2019). «Расчеты теории возмущений многих тел с использованием кода Ямбо». Журнал физики: конденсированное вещество. 31 (32): 325902. Дои:10.1088 / 1361-648X / ab15d0. ISSN 0953-8984.
- ^ http://www.yambo-code.org/about/
- ^ а б Aulbur, Wilfried G .; Йонссон, Ларс; Уилкинс, Джон В. (2000). «Квазичастичные расчеты в твердых телах». Физика твердого тела. 54. Эльзевир. С. 1–218. Дои:10.1016 / s0081-1947 (08) 60248-9. ISBN 978-0-12-607754-4. ISSN 0081-1947.
- ^ Марини, Андреа; Дель Соле, Родольфо; Рубио, Ангел; Онида, Джованни (30 октября 2002 г.). «Влияние зонной структуры квазичастиц на время жизни меди в лунках в приближении GW». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 66 (16): 161104 (R). Дои:10.1103 / Physrevb.66.161104. HDL:10261/98481. ISSN 0163-1829.
- ^ Грюнинг, Мирта; Марини, Андреа; Гонзе, Ксавьер (12 августа 2009 г.). "Экситон-плазмонные состояния в наноразмерных материалах: нарушение приближения Тамма-Данкова". Нано буквы. Американское химическое общество (ACS). 9 (8): 2820–2824. arXiv:0809.3389. Дои:10,1021 / nl803717g. ISSN 1530-6984.
- ^ Ботти, Сильвана; Соттиле, Франческо; Васт, Натали; Олевано, Валерио; Рейнинг, Люсия; Вайскер, Ганс-Кристиан; Рубио, Ангел; Онида, Джованни; Дель Соле, Родольфо; Годби, Р. У. (23 апреля 2004 г.). «Дальний вклад в обменно-корреляционное ядро теории функционала плотности, зависящей от времени». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 69 (15): 155112. Дои:10.1103 / Physrevb.69.155112. HDL:10261/98108. ISSN 1098-0121.
- ^ Ботти, Сильвана; Фурро, Армель; Нгуен, Франсуа; Рено, Ив-Оливье; Соттиле, Франческо; Рейнинг, Люсия (6 сентября 2005 г.). «Энергетическая зависимость обменно-корреляционного ядра теории функционала плотности, зависящей от времени: простая модель для твердых тел». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 72 (12): 125203. Дои:10.1103 / Physrevb.72.125203. ISSN 1098-0121.
- ^ Марини, Андреа (4 сентября 2008 г.). "Ab Initio Экситоны конечной температуры". Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 101 (10): 106405. arXiv:0712.3365. Дои:10.1103 / Physrevlett.101.106405. ISSN 0031-9007.
- ^ Каннучча, Елена; Марини, Андреа (14 декабря 2011 г.). «Влияние квантового движения атомов нулевой точки на оптические и электронные свойства алмаза и транс-полиацетилена». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 107 (25): 255501. arXiv:1106.1459. Дои:10.1103 / Physrevlett.107.255501. ISSN 0031-9007.
- ^ Сангалли, Давиде; Марини, Андреа; Дебернарди, Альберто (27 сентября 2012 г.). «Основанный на псевдопотенциале из первых принципов подход к магнитооптическому эффекту Керра: от металлов до учета локальных полей и экситонных эффектов». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 86 (12): 125139. arXiv:1205.1994. Дои:10.1103 / Physrevb.86.125139. ISSN 1098-0121.
- ^ Хоган, Конор; Палуммо, Мауриция; Дель Соле, Родольфо (2009). «Теория диэлектрического экранирования и спектроскопия потерь энергии электронов на поверхностях». Comptes Rendus Physique. Elsevier BV. 10 (6): 560–574. Дои:10.1016 / j.crhy.2009.03.015. ISSN 1631-0705.
- ^ Рунге, Эрих; Гросс, Э. К. У. (19 марта 1984 г.). "Теория функций плотности для систем, зависящих от времени". Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 52 (12): 997–1000. Дои:10.1103 / Physrevlett.52.997. ISSN 0031-9007.
- ^ Гросс, Э. К. У .; Кон, Уолтер (23 декабря 1985 г.). "Локальная теория функционала плотности частотно-зависимого линейного отклика". Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 55 (26): 2850–2852. Дои:10.1103 / Physrevlett.55.2850. ISSN 0031-9007.
- ^ Aryasetiawan, F; Гуннарссон, О. (1 февраля 1998 г.). "TheGWmethod". Отчеты о достижениях физики. IOP Publishing. 61 (3): 237–312. arXiv:cond-mat / 9712013. Дои:10.1088/0034-4885/61/3/002. ISSN 0034-4885.
- ^ Уравнение Бете-Солпитера: истоки
- ^ Стринати, Г. (1988). «Применение метода функций Грина к исследованию оптических свойств полупроводников». Ла Ривиста дель Нуово Чименто. ООО "Спрингер Сайенс энд Бизнес Медиа". 11 (12): 1–86. Дои:10.1007 / bf02725962. ISSN 1826-9850.
- ^ Rozzi, Carlo A .; Варсано, Даниэле; Марини, Андреа; Гросс, Эберхард К. У .; Рубио, Ангел (26 мая 2006 г.). «Метод точного кулоновского обрезания для расчета сверхъячейки». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 73 (20): 205119. Дои:10.1103 / Physrevb.73.205119. HDL:10261/97933. ISSN 1098-0121.
- ^ Caliste, D .; Pouillon, Y .; Verstraete, M.J .; Олевано, В .; Гонзе, X. (2008). «Обмен электронной структурой и кристаллографическими данными с ETSF_IO». Компьютерная физика Коммуникации. Elsevier BV. 179 (10): 748–758. Дои:10.1016 / j.cpc.2008.05.007. ISSN 0010-4655.
- ^ Марини, Андреа; García-González, P .; Рубио, Ангел (5 апреля 2006 г.). "Описание первых принципов корреляционных эффектов в слоистых материалах". Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 96 (13): 136404. Дои:10.1103 / Physrevlett.96.136404. HDL:10261/97928. ISSN 0031-9007.
- ^ Сангалли, Давиде; Марини, Андреа (12 октября 2011 г.). "Аномальные колебания зазора Ааронова – Бома в углеродных нанотрубках". Нано буквы. Американское химическое общество (ACS). 11 (10): 4052–4057. arXiv:1106.5695. Дои:10.1021 / nl200871v. ISSN 1530-6984.
- ^ Бруневаль, Фабьен; Васт, Натали; Рейнинг, Люсия (6 июля 2006 г.). «Влияние самосогласования на квазичастицы в твердых телах». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 74 (4): 045102. Дои:10.1103 / Physrevb.74.045102. ISSN 1098-0121.
- ^ Марини, Андреа; Дель Соле, Родольфо (23 октября 2003 г.). «Динамические экситонные эффекты в металлах и полупроводниках». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 91 (17): 176402. arXiv:cond-mat / 0308271. Дои:10.1103 / Physrevlett.91.176402. ISSN 0031-9007.
- ^ Attaccalite, C .; Grüning, M .; Марини, А. (13 декабря 2011 г.). «Подход к оптическим свойствам твердых тел и наноструктур в реальном времени: нестационарное уравнение Бете-Солпитера». Физический обзор B. Американское физическое общество (APS). 84 (24): 245110. arXiv:1109.2424. Дои:10.1103 / Physrevb.84.245110. ISSN 1098-0121.
- ^ Марини, Андреа; Дель Соле, Родольфо; Рубио, Ангел (16 декабря 2003 г.). «Связанные экситоны в нестационарной теории функций плотности: оптический спектр и спектр потерь энергии». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 91 (25): 256402. arXiv:cond-mat / 0310495. Дои:10.1103 / Physrevlett.91.256402. ISSN 0031-9007.