vasp基于第一性原理分子动力学计算的软件包简介

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1、VASP基于第一性原理分子动力学计算的软件包简介VASP是使用赝势和平面波基组，进行第一性原理分子动力学计算的软件包。VASP中的方法基于有限温度下的局域密度近似（用自由能作为变量）以及对每一MD步骤用有效矩阵对角方案和有效Pulay混合求解瞬时电子基态。这些技术可以避免原始的Car-Parrinello方法存在的一切问题，而后者是基于电子、离子运动方程同时积分的方法。离子和电子的相互作用超缓Vanderbilt赝势(US-PP)或投影扩充波(PAW)方法描述。两种技术都可以相当程度地减少过渡金属或第一行元素的每个原子所必需的平面波数量。力与张量

2、可以用VASP很容易地计算，用于把原子衰减到其瞬时基态中。主要功能Ⅰ从理论角度分析：(1).采用周期性边界条件(或超原胞模型)处理原子、分子、团簇、纳米线(或管)、薄膜、晶体、准晶和无定性材料，以及表面体系和固体；(2).计算材料的结构参数(键长,键角,晶格常数，原子位置等)和构型；(3).计算材料的状态方程和力学性质(体弹性模量和弹性常数)；(4).计算材料的电子结构(能级、电荷密度分布、能带、电子态密度和ELF)；(5).计算材料的光学性质；(6).计算材料的磁学性质；(7).计算材料的晶格动力学性质(声子谱等)；(8).表面体系的模拟(重构

3、、表面态和STM模拟)；(9).从头分子动力学模拟；(10).计算材料的激发态（GW准粒子修正)等等。Ⅱ从应用角度分析：VASP原子和分子的基态性质计算、晶体结构参数的优化、晶体的电子结构计算、晶体的磁学性质计算、分子动力学模拟。特别是研究材料的磁学性能、固体表面性质方面有独到的功能。应用举例：例1，高压下氢吸附在Mg中，可能形成的不同结构的状态方程。本工作发表在Phys.Rev.Lett.,89(17),2002.杂志上。Calculatedunit-cellvolumevstotal-energyrelationsforMgH2inactua

4、landpossiblestructuralarrangementsasobtainedfromVASP.例2，经过研究发现新的吸附方式本工作发表在Phys.Rev.B67235403(2003)杂志上。芳环分子在过渡金属表面的相互作用不仅因其作为一种模型体系而有很大的价值，而且是氢化和氢解催化反应的前身，对于光化学反应也是十分重要的。在研究过程中，2.6-二甲基吡啶与铜是我们发现的一种新的吸附类型。VASP5.3的新增功能·光学性质，特别是与介电函数相关的频率虚部和实部计算。·增加外场和粒子位置相关的线性响应机制。·大部分二阶响应函数，如内部应

5、力张量、压电张量、Born有效电荷和原子间应力常数。·准确的交换混合函数（PBE0）不仅支持Γ点而且支持整个k点。因为目前的程序是基于波函数的对称性来执行的，所以k点是指IRZ（不可约布里渊区）。计算量将随着增加很快，增加大约两个数量级。·屏蔽交换能，COHSEX中的GW将得到支持。·支持优化的有效势方法中的交换能确定。·提高全频率GW方法计算的效率，如等离子体柱模型：并行效率非常高、Si128能带、6×6×6k点计算用双核Opteron机器需要500-1000秒。·对激子支持Bethe-Salpether、TD-DFT和TD-HF。·支持核弛豫

6、PAW方法。·增加KS方程的新的直接优化方法。这种方法将提高程序的运行效率，而且使程序对电荷密度混合方法的策略不敏感。·加入新的矩阵对角化方法，它将与体系尺度成N2比例。·支持嵌入静电点电荷。·将支持有限元。