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[交流] NL-ATK 2016 新版发布

VNL-ATK 2016 新版发布

QuantumWise于7月22日正式发布了2016新版，进一步提升了计算精度、并行效率；发布了全新的分子动力学框架；全新的单边电极的表面模型计算；发布了用于苹果电脑系统的Mac版；改进了License机制，更有效的安排计算。

splash

重要更新功能摘要
新增基组和赝势（SG15）：进一步提高 ATK-DFT（GGA）计算的精确度
电子–声子耦合计算更快：原有代码提速约 10 倍，新增近似谱方法更快
电子声子耦合计算支持非共线自旋与自旋轨道耦合
迁移率计算可以得到更多性质：Seebeck 系数、热导率、Hall系数以及Hall电导率张量
多核k点并行默认打开：不用修改输入文件即可实现块体材料计算可以多至几百核并行
改进输入脚本生成器（Scripter）：更方便的实现更多的高级功能
改进 MD/NEB/AKMC 框架：多级别并行，高度灵活的全新计算引擎代码
MD 计算中新的恒压器（ Martyna-Tobias-Klein 恒压器）
丰富新颖的作图方法
表面结构模型（单电极模型）：不需要片层（slab）模型，采用NEGF方法和物理上更合理的边界条件模拟真实表面
超大规模体系（10000+原子数）DFT计算：基于 PEXSI 求解器实现
新的k格点方案：Gamma–中心的偶数点；透射谱计算中采用规则的取点方式，并包含布里渊区边界
新的 Hubbard+U 方法：按角动量设置赝势投影算符的能量移动（平面波代码中的类似方法）
Ozaki 平衡态积分环路：器件平衡态密度矩阵计算十分稳定，尤其是电子能级谱很深的时候
输出冗繁度控制
Mac OS 版本
License

要使用此版本需要 license 支持 16.0（2016版），请检查您的lic文件。
已经购买了 2016 版本需要更换 license 的用户请与我们联系：sales@fermitech.com.cn。
需要购买新版的用户请与我们联系：sales@fermitech.com.cn。
申请试用License
申请免费学术版VNL。
新版的说明文档和教程
英文文档主站：http://docs.quantumwise.com/
教程：http://docs.quantumwise.com/index.html
说明文档：http://docs.quantumwise.com/index.html
下载最新版
VNL-ATK下载页面
注意
VNL–ATK 2016 不再支持 RedHat/CentOS 5.x 版本的 Linux 操作系统，最低版本要求为6.x。
VNL–ATK的新功能详情

电子–声子耦合tau_e_k

电声耦合现支持非共线自旋与自旋轨道耦合计算
代码优化，减少内存需求并提速约10倍
从k点分辨生成能量分辨的散射速率，用于迁移率计算
这是一个很小的近似，可以显著减少计算量和内存需求，测试结果如右图
所有结果现都以张量形式给出（电导率、电阻率，迁移率等等）
新的分析选项：Seebeck 系数，热导（因此，现在可以考虑电子声子耦合来计算热电品质因数 ZT），Hall 系数、Hall 迁移率张量233x58-images-stories-VNL-ATK_2016-tau_e.png
新的非弹性散射谱（IETS）分析工具（参考计算实例的分析部分，现可以直接在图形界面中做到）
总体性能提升296x216-images-stories-VNL-ATK_2016-parallel.png
自动多核k点并行（2015 版可用，但使用困难）：现为 ATK 计算的默认选项，k 点较少的体系支持几百核并行计算（见右图）
改进 LabFloor 加载远程硬盘上计算 project 的性能
多级别 MPI 并行支持
HTST 计算任务
Adaptive Kinetic Monte Carlo（AKMC）计算
DynamicalMatrix 计算
GlobalOptimization（晶体结构预测工具）
IVCurve
例如，AKMC 三级并行（鞍点，k点与多核k点），DynamicalMatrix 计算也类似
改进 NEGF 计算的环路积分的并行
大大提速的全新的 NEB 计算实现方法
PEXSI 对角化求解器
用于非常大的块体计算的 Order(N) 方法240x154-images-stories-VNL-ATK_2016-alh3.png
也可用于等效块体（通常是器件计算的瓶颈）
目前仅支持 Gamma 点计算与非自旋极化计算
可以对 10,000+ 原子进行计算（基于SIESTA 的方法：http://arxiv.org/abs/1405.0194)，但需要几百核并行
同时优化原子受力和晶格张力，大大提高计算速度
显著提高了 ATK–Classical 的计算速度（比 2015 版快 2-10 倍）
测试显示单机运行 ATK–Classical 与 LAMMPS 速度一样快（MPI 并行开发中）
新基组和赝势390x240-images-stories-VNL-ATK_2016-sg15_high.png
全新的完整的 SG15 基组，支持 H–Bi 元素（除镧系元素）
Delta 测试显示精度 2meV 左右
仅用于 GGA 计算
很多半芯态
全相对论近似
比 OMX 和 HGH 更软
Medium/high/ultrahigh 精度设置
更多 SG15 赝势信息：http://www.quantum-simulation.org/potentials/sg15_oncv/
OMX 基组也得到改进
离子动力学/分子动力学365x351-images-stories-VNL-ATK_2016-md.png

全新的 ATK MD 框架
所有恒温器和恒压器支持线性加热和冷却
所有恒压器支持各向同性和各向异性的压力耦合和线性压缩
所有 MD 方法的稳定性、灵活性和性能都得到了提升
Martyna–Tobias–Klein 恒压器（最新的算法）替换了 NPTMelchionna 方法
修正了ASE MD中的部分错误
可以实现更多灵活性，比如meta–dynamics
全新 MD 和结构优化中的结构限制方法
XYZ 限制
MD 中固定质心
设置目标应力的同时固定布拉维格子
新的 MD 框架可以实现自定义结构限制（例如：使用简单力场作为限制）
根据 NEB 反应路径的斜率快速估算HTST速率的指前因子
在开始和结束计算时给出NEB路径两端没有优化好的警告
新的 ATK–Classical 经验势
MEAM：非常灵活的经验势类型，适用于金属和共价体系
单电极/表面结构365x286-images-stories-VNL-ATK_2016-1p.png

全新的、革新性的计算方法，不使用 slab 近似模型进行表面计算，而是采用NEGF方法与真实的物理边界条件结合的方法
与 slab 模型相比，计算材料表面时可以有更好的系统收敛性，更节约计算量
表面格林函数的数值环路积分与 DFT 结合，与双电极器件模型类似，不过只有一个电极（基底）
正确描述体相与表面、吸附分子之间的电荷转移（slab 模型中电荷转移会导致体相带电，从而改变费米能级）
在表面上施加真实的偏压，不需要偶极校正，计算表面反应能垒时尤为重要
应用例子
功函数计算
分子吸附
多相催化
表面反应（MD、NEB 计算）
workfunctione-field

计算脚本生成器更新
设置 MGGA–TB09 的 c 参数
改进 Analysis from file 功能initial_spin
可以读取 DynamicalMatrix 和 HamiltonianDerivatives 等其他量
查询 NC 文件显示可用的对象 ID
设置 Poisson 方程求解中的介电常数
设置 checkpoint 文件和时间间隔
新版结构限制编辑器
可用于 DynamicalMatrix 计算
更灵活的设置初始自旋
设置并行等计算性能选项
计算作业管理更新
连接远程服务器的诊断工具
可以单独为每个计算作业在远程服务器上设置工作目录
稳定性改进
VNL中的 3D 和 2D 作图功能更新

动画和其他工具中自动将超出元胞的原子折叠回元胞viewer
显示周期性重复的相同原子
Fuzz factor：控制原子间连键的显示与否
三维中多个光源
更好的二维数据图（采用 matplotlib）
新的复数能带结构的 2D、3D 作图方式
布里渊区显示
新的三维空间数据渲染样式：voxel 模式、点云模式
晶体多面体显示方式
polyhedra

polyhedra_with_atoms

其他代码支持插件
新的 QuantumEspresso 输入文件生成插件platform
同时新增部分结果可视化方法
VASP 输入文件生成插件更新
设置结构限制
预览 INCAR
添加自定义 INCAR 行
导入 LAMMPS 轨迹快至 20 倍
MBNExplorer 导入导出
Cclib：导入多种量子化学代码的文件
Packmol：内嵌于 Builder 中，用于 MD 初始结构建模，可以将分子填充于一个晶胞内
PyMatGen：包含在安装包内qe_scripter
License 更新license_wizard

在开始计算时获取整个计算作业所需 license，并一直保持到计算脚本完全结束才将license退还
一个 N 个 MPI 进程并行的 NEB 计算作业现在仅需要 1 个 Master 和 N-1 个 slave（过去需要 M 个master，M 为 NEB images 的个数）
规则同样适用于 AKMC、IVCurve 等高一级的并行计算
添加 –X 参数以避免加载 NanoLanguage 模块快速启动
LM–X Linux 版更新至 4.8.1
修复了 license server 脚本的bug
新的license设置过程，内置于 VNL 中
用户设置向导，即使用户没有 license
在 VNL 中随时重新设置
更明显的选项，方便获取演示版 license
更好的错误检查
平台更新
Mac OS 版本更新mac
更好的支持 Unicode，现可以用中文命名计算 project
不再支持 RedHat/CentOS 5
libXC 升级
从 Qt4 升级至 Qt5
更多更新
数据库功能支持直接在线查询 Crystallography Online Databasekpoints
Ozaki equilibrium contour：实现了器件计算中求算平衡密度矩阵的高度稳定计算，尤其是电子能级很深的情况
输出冗繁度控制ATK计算过程中的输出信息情况
新的k点网格
Gamma–中心偶数 Monkhorst–Pack k点网格db1
一般的k点网格平移
电子或声子透射谱计算中使用规则的k点网格采样，包含布里渊区的边界
也可以实现仅采样布里渊区的一个部分
现可以得到完全 Hartree 势
因此，“ElectrostaticDifferencePotential”改名为“HartreeDifferencePotential”（单位：eV）
ElectrostaticDifferencePotential 和 ElectrostaticPotential 可以计算（-1/e*HartreePotential，单位：V）
新 Hubbard+U 方法，按角动量在赝势投影算符中添加能量移动（与平面波程序类似方法）verbosity
结构类型的新的函数方法，如setCartesianCoordinates（用于移动原子）
DFTB 添加 Evac 关键字（与 Huckel 方法一样）
所有关联泛函和基组现都可以用于 MGGA
正二十面体建模工具
极大的改进了物理量引擎
避免错误，更灵活的标记方式
可以使用不同的素单胞–惯用单胞转换矩阵
UnitCell 格子也可用
VNL 崩溃错误信息 “crashlog”产生即弹出，给用户更清楚的出错信息

详细请查看：www.fermitech.com

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