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tuhao2004

木虫 (正式写手)

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[交流] 聊一聊MS中几个DFT模块的优势和缺陷？

以下是HELP文件中对几个模块的概括：
CASTEP - First-principles plane-wave pseudopotential code for quantum mechanics-based simulation of solid-state materials.
DFTB+ - A density functional based tight binding (DFTB) tool that allows you to investigate the energy, structure, and dynamics of a wide range of systems. Atomic parameter sets are used to represent the electronic and repulsive energy contributions to the model.
DMol3 - A unique density functional theory quantum mechanical package that can simulate processes for nonperiodic structures in gas phase, solvent, surface, and solid environments. DMol3 also includes calculations on periodic structures.
ONETEP - A revolutionary quantum mechanics-based program designed specifically for calculations on large systems that employs density functional theory in the density matrix formulation.
这里先抛砖了。如果举个些例子的话，CASTEP啥都能算算，就是体系大了需要的计算量会猛增，上百甚至几百原子的模型计算起来简直望穿秋水。DMol3，可以算非周期体系，小型周期体系算起来速度甚至不及CASTEP(用MgO测过)。ONETEP，最近才学习这个，直接感受就是快，计算量消耗和原子个数，核心数呈线性相关。DFTB+还没仔细研究。
请大家随便说说吧，非常渴望听听大家的直观感受或者理论啥都可以。

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1楼 2015-10-23 18:36:32

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卡开发发

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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
tuhao2004: 金币+10 2015-10-24 11:08:55

涉及到的具体理论翻出来说意思不大，说说直观感受了。

castep计算低维体系几乎没啥优势，box大一点计算量就能够大不少，比较适合box不太大，k比较密集的情况。尤其是跨节点并行，节点数和k正相关的时候并行效率极高。整个程序的处理方式比较严谨，精度也比较高，新的otfg赝势据说相当准确（没做过相关验证）变胞优化比较准确，遗憾的是新的一些方法都没有实现。还有，虚晶近似大概也只有castep能做，这点对于无序体系相当重要。

DMol3计算量几乎仅仅与原子数相关（严格说是基函数的数目），只有Ewald求和的部分与晶格大小有关。跨节点并行效率不如castep，但也不像castep那样依赖k点。DSPP的模守恒赝势质量也挺高。方法比castep更少，加上波函数文件是封装加密的，能够自己写脚本分析的只有电荷的格点文件，这些在使用过程中都会感觉相当受限。

ONETEP不算很熟悉，据说是线性标度程序，似乎是因为采用的是Wannier函数的原因，必须使用超胞方法来进行计算以及模守恒赝势（实空间）。能计算的性质似乎也寥寥无几，并行效率没测试过。

DFTB+属于半经验的TB方法，计算速度很快。SCC的方案我不是很熟悉，方法方面就不说了。有开源的版本，但是要在官网申请，SK参数库官网上更全面。MS-DFTB+似乎不支持跨节点并行，几次尝试都报错了。

可能还有更多的细节一时半会也就想不起那么多了。