صفحه اصلی | ان آر تی سی | صفحه اصلی<

09392522438  
   EN | FA

Quantum ESPRESSO

سه شنبه, 18 دی 1397 ساعت 15:41
خواندن 250 دفعه

Quantum ESPRESSO : بسته ی نرم افزاری کوانتوم اسپرسو، نرم افزاری چند منظوره برای محاسبات ابتدا به ساکن در سیستم های ماده چگال (تناوبی و بی نظم) می باشد که بر پایه ی نظریه ی تابعی چگالی (DFT) کار می کند. از این نرم افزار بصورت گسترده در بررسی و شبیه سازی نانو ساختار ها استفاده می شود. کلمه اسپرسو به معنای قهوه فشرده است، که مخفف کلمات زیر می باشد:

opEn Source Package for Research in Electronic Structure, Simulation and Optimaization

ین نرم افزار برای کار در محیط لینوکس نوشته شده و دارای سه کد مجزای کامپیوتری PWscf، FPMD و CP می‌باشد که هر سه‌ی آن‌ها بر پایه‌ی نظریه‌ی تابعی چگالی کار می‌کنند و برای انجام محاسبات از امواج تخت به همراه شبه پتانسیل استفاده می‌کنند. همچنین این بسته‌ی نرم افزاری قابلیت محاسبه‌ی اکثر تقریب‌های انرژی تبادلی- همبستگی مانند LDA، GGA، LSDA و LDA+U را دارد.
قابلیت هایQE

در بسته محاسباتی Quantum ESPRESSO سه نوع محاسبات Pwscf، Phonon و PostProc انجام می پذیرد.
1- Pwscf

Pwscf می تواند محاسبات زیر را انجام دهد:

1. محاسبه نیروهای بین اتمی، تنش، و بهینه سازی ساختار یونی.
2. محاسبه دینامیک مولکولی در حالت پایه سطح بورن-اوپنهایمر(Born-Oppenheimer) ، با تغییرات سلول.
3. قطبش ماکروسکوپی و میدان الکتریکی محدود از طریق تئوری مدرن قطبش(Berry Phases) .
4. محاسبه انرژی آزاد سطح در سلول ثابت از طریق متا دینامیک. ( به کمک بسته PLUMED)
5. محاسبه‌ی انرژی حالت پایه‌ی سیستم و استخراج ویژه تابع‌ها و مقدارهای معادلات کوهن- شم با استفاده از حل خودسازگار سیستم.
6. محاسبه‌ی تنش وارد بر دیوارهای سلول واحد و نیروی وارد بر اتم‌ها.
7. محاسبه‌ی واهلش سیستم یا دینامیک مولکولی، که به دو روش قابل بررسی است. در حالت اول با ثابت نگه داشتن دیواره‌های سلول واحد و جابجا کردن اتم‌ها در فضای آن تا سیستم به حالت پایه برسد و حالت دوم حرکت دادن دیواره‌ها که ابعاد سلول واحد اجازه‌ی تغییر دارند.
8. محاسبه‌ی فرکانس فونون ها با استفاده از نظریه اختلالی تابعی چگالی.
9. محاسبه‌ی قطبیدگی ماکروسکوپیک از طریق فاز بِری.
10. بررسی برهمکنش اسپین-مدار.

همه محاسبات فوق برای هر دو نوع عایق و فلزات، در هر ساختار بلوری، برای بسیاری از توابع همبستگی-تبادلی (exchange correlation) از جمله قطبش اسپین، DFT + U، توابع غیرموضعیVdW، توابع هیبریدی، شبهه پتانسیلهای بار پایسته (Hamann-Schluter-Chiang PPs (NCPPs)) یا فوق نرم (Vanderbilt, PPs, USPPs) مورد استفاده قرار می گیرد. درمحاسبات، مغناطیس غیرهمراستا و برهمکنش اسپین-مدار نیز لحاظ شده است. همچنین میدان الکتریکی محدود با یک پتانسیل الکتریکی دندان اره ای در یک سلول در بسته پیاده سازی شده است (NEB).
2- Phonon

پکیج Phonon در بسته ی Quantum ESPRESSO میتواند محاسبات زیر را انجام دهد:

1. محاسبه فرکانسهای فونونی و ویژه بردارهای آنها با استفاده از نظریه تابعی چگالی اختلالی Density-Functional perturbation Theory .
2. بار موثر و تانسورهای دی الکتریک.
3. ضریب برهمکنش الکترون-فونون در فلزات.
4. برهمکنشهای ثابت نیرو در فضای مستقیم.
5. طول عمر فونونهای غیرهماهنگ مرتبه سوم.
6. سطح مقطع مادون قرمز و رامان.

Phonon هم مانند Pwscf میتواند از DFT+U وVdW استفاده کند. اما USPP و PAW در محاسبات فونونی پیاده سازی نشده اند. محاسبات تقریب شبه هارمونیک Quasi-Harmonic approximations با استفاده از بسته QHA انجام میشود که نیاز به محاسبات چگالی حالتهای فونونی دارد.
3- PostProc

پکیج PostProc در Quantum ESPRESSO میتواند محاسبات زیر را انجام دهد:

1. اسکن تصاویر میکروسکوپ تونل زنی (STM).
2. رسم توابع محلی سازی الکترونی (ELF).
3. چگالی حالتها (DOS) و چگالی حالتهای تصویر شده (PDOS).
4. میانگین گیری سطحی و کروی.
دوره ی آموزشی QE

دوره ی آموزشی Quantum ESPRESSO در دو سطح مقدماتی و پیشرفته برگزار می شود. مباحث آموزش داده شده در هر سطح به شرح زیر می باشد:
سطح مقدماتی:

1. اهمیت و جایگاه فیزیک/شیمی محاسباتی.
2. آشنایی با مبانی نظری Quantum ESPRESSO از جمله DFT و شبه پتانسیل.
3. نصب نرم افزار Quantum ESPRESSO.
4. آشنایی با محیط نرم افزار Quantum ESPRESSO و بخش های مختلف آن.
5. نحوه ی ورودی نویسی و معرفی ساختار مورد نظر به QE و انجام تنظیمات اولیه.
6. بهینه سازی ساختار مورد مطالعه و محاسبه طول و زوایای پیوندی و شکل کلی ساختار.
7. آشنایی با نرم افزار کمکی XcrysDen جهت بررسی شماتیک جزئیات ساختار مورد مطالعه.
8. رسم بانداستراکچر، DOS و PDOS.
9. محاسبه و رسم توپولوژی بار (Charge Density- ELF).
10. مطالعه ی جذب مولکول بر روی سطوح متنوع تحت فشارهای مختلف.
سطح پیشرفته:

1. بررسی خواص مکانیکی ساختارها (تئوری/محاسباتی) به کمک Quantum ESPRESSO.
2. بررسی خواص اپتیکی ساختارها (تئوری/محاسباتی) با استفاده از Quantum ESPRESSO.
3. بررسی خواص فونونی ساختارها و محاسبه ی توابع ترمودینامیکی و شیمیایی آنها (تئوری/محاسباتی) در QE.
4. بررسی خواص رسانندگی ساختارها (تئوری/محاسباتی) در QE.
5. اعمال میدان الکتریکی خارجی بر ساختارها (تئوری/محاسباتی) در QE.
6. بررسی خواص گوناگون ساختارها با اضافه کردن برهمکنش اسپین- مداری (تئوری/محاسباتی) در QE.
7. آشنایی با محاسبات مبتنی بر نظریه ی تابعی چگالی وابسته به زمان، TDDFT (تئوری/محاسباتی) در QE.

 

 

نظرات


تصویر امنیتی تصویر امنیتی جدید

7 روز هفته، 24 ساعته پاسخگوی شما هستیم

social 16 social 13 social 09 social 07 social 05