DebiChem Periodic Ab Initio Calculations packages

ABINIT는 메인 프로그램이 퍼텐션의 슈우도 및 평면파 기저를 사용해서 밀도 함 수 이론 (Density Functional Theory (DFT))내에서 전자와 핵 (분자 및 주기적 고체)으로 구성된 시스템의 전체 에너지, 전하 밀도, 전자 구조를 찾을 수 있게 해주는 패키지입니다.

ABINIT는 또한 DFT 힘과 압력에 따라 지오메트리를 최적화하거나, 또는 이러한 힘들을 사용하여 분자동역학적 모의실험을 수행하거나, 또는 동적 매트릭스, Born 유효 전하, 및 유전체 텐서를 생성하는 옵션을 포함합니다. 여기 상태는 시간 종 속 밀도 함수 이론 (또는 분자) 또는 다체 섭동론 (GW 근사법)내에서 계산될 수 있습니다. 주요 ABINIT 코드외에도 여러 유틸리티 프로그램이 제공됩니다.

이 패키지는 계산 수행에 필요한 실행 파일들을 포함합니다 (단, 퍼텐션의 슈우 도는 제공되지 않습니다). 퍼텐션의 슈우도 세트를 위해 abinit-data 패키지를 설치하십시오.

CP2K is a program to perform simulations of solid state, liquid, molecular and biological systems. It is especially aimed at massively parallel and linear scaling electronic structure methods and state-of-the-art ab-initio molecular dynamics (AIMD) simulations.

CP2K is optimized for the mixed Gaussian and Plane-Waves (GPW) method based on pseudopotentials, but is able to run all-electron or pure plane-wave/Gaussian calculations as well. Features include:

Ab-initio Electronic Structure Theory Methods using the QUICKSTEP module:

• Density-Functional Theory (DFT) energies and forces
• Hartree-Fock (HF) energies and forces
• Moeller-Plesset 2nd order perturbation theory (MP2) energies and forces
• Random Phase Approximation (RPA) energies
• Gas phase or Periodic boundary conditions (PBC)
• Basis sets include various standard Gaussian-Type Orbitals (GTOs), Pseudo- potential plane-waves (PW), and a mixed Gaussian and (augmented) plane wave approach (GPW/GAPW)
• Norm-conserving, seperable Goedecker-Teter-Hutter (GTH) and non-linear core corrected (NLCC) pseudopotentials, or all-electron calculations
• Local Density Approximation (LDA) XC functionals including SVWN3, SVWN5, PW92 and PADE
• Gradient-corrected (GGA) XC functionals including BLYP, BP86, PW91, PBE and HCTH120 as well as the meta-GGA XC functional TPSS
• Hybrid XC functionals with exact Hartree-Fock Exchange (HFX) including B3LYP, PBE0 and MCY3
• Double-hybrid XC functionals including B2PLYP and B2GPPLYP
• Additional XC functionals via LibXC
• Dispersion corrections via DFT-D2 and DFT-D3 pair-potential models
• Non-local van der Waals corrections for XC functionals including B88-vdW, PBE-vdW and B97X-D
• DFT+U (Hubbard) correction
• Density-Fitting for DFT via Bloechl or Density Derived Atomic Point Charges (DDAPC) charges, for HFX via Auxiliary Density Matrix Methods (ADMM) and for MP2/RPA via Resolution-of-identity (RI)
• Sparse matrix and prescreening techniques for linear-scaling Kohn-Sham (KS) matrix computation
• Orbital Transformation (OT) or Direct Inversion of the iterative subspace (DIIS) self-consistent field (SCF) minimizer
• Local Resolution-of-Identity Projector Augmented Wave method (LRIGPW)
• Absolutely Localized Molecular Orbitals SCF (ALMO-SCF) energies for linear scaling of molecular systems
• Excited states via time-dependent density-functional perturbation theory (TDDFPT)

Ab-initio Molecular Dynamics:

• Born-Oppenheimer Molecular Dynamics (BOMD)
• Ehrenfest Molecular Dynamics (EMD)
• PS extrapolation of initial wavefunction
• Time-reversible Always Stable Predictor-Corrector (ASPC) integrator
• Approximate Car-Parrinello like Langevin Born-Oppenheimer Molecular Dynamics (Second-Generation Car-Parrinello Molecular Dynamics (SGCP))

Mixed quantum-classical (QM/MM) simulations:

• Real-space multigrid approach for the evaluation of the Coulomb interactions between the QM and the MM part
• Linear-scaling electrostatic coupling treating of periodic boundary conditions
• Adaptive QM/MM

Further Features include:

• Single-point energies, geometry optimizations and frequency calculations
• Several nudged-elastic band (NEB) algorithms (B-NEB, IT-NEB, CI-NEB, D-NEB) for minimum energy path (MEP) calculations
• Global optimization of geometries
• Solvation via the Self-Consistent Continuum Solvation (SCCS) model
• Semi-Empirical calculations including the AM1, RM1, PM3, MNDO, MNDO-d, PNNL and PM6 parametrizations, density-functional tight-binding (DFTB) and self-consistent-polarization tight-binding (SCP-TB), with or without periodic boundary conditions
• Classical Molecular Dynamics (MD) simulations in microcanonical ensemble (NVE) or canonical ensmble (NVT) with Nose-Hover and canonical sampling through velocity rescaling (CSVR) thermostats
• Metadynamics including well-tempered Metadynamics for Free Energy calculations
• Classical Force-Field (MM) simulations
• Monte-Carlo (MC) KS-DFT simulations
• Static (e.g. spectra) and dynamical (e.g. diffusion) properties
• ATOM code for pseudopotential generation
• Integrated molecular basis set optimization

CP2K does not implement conventional Car-Parrinello Molecular Dynamics (CPMD).

A density-functional theory (DFT) Python code based on the projector-augmented wave (PAW) method and the atomic simulation environment (ASE). It uses real-space uniform grids and multigrid methods, atom-centered basis-functions or plane-waves.

NWChem은 전산 화학 프로그램 패키지입니다. 대규모 과학 계산 화학 문제를 효율적으로 처리할 수 있는 능력과 고성능 병렬 슈퍼컴퓨터에서 기존에 워크스테이션 클러스터까 지 사용 가능한 병렬 컴퓨팅 리소스의 사용에서 확장가능한 방법을 제공합니다.

NWChem이 처리할 수 있는 것:

• 분자의 높은 정확도의 계산을 위해 가우시안 기초 함수를 사용하는 분자 전자 구조 방법
• 분자, 액체, 결정체, 표면, 반도체, 금속을 계산하기 위한 유사 가능성 평면파 전자 구조 방법
• Ab-initio 및 고전 분자 역학 시뮬레이션
• 혼합된 양자 고전 시뮬레이션
• 수천 개 프로세서에 대한 병렬 스케일링

아래와 같은 특징을 포함합니다:

• 분자 전자 구소 방법, 2차 도함수 분석:
• 제한되거나/제한되지 않는 Hartree-Fock (RHF, UHF)
• 많은 로컬, 비로컬 (그래디언트 보정) 또는 하이브리드 (로컬, 비로컬, HF) 교환 상관 관계 가능성을 사용하는 제한된 밀도 기능 이론 (DFT)
• 분자 전자 구조 방법, 그라디언트 분석:
• 제한된 오픈쉘 Hartree-Fock (ROHF)
• 무제한 밀도 기능 이론 (DFT)
• RHF 및 UHF 참조를 사용하는, 2차 Moeller-Plesset 변화 이론 (MP2)
• ID 근사값 (RI-MP2)의 해상도를 갖는 MP2
• 활성 공간 SCF (CASSCF) 완성
• 시간 종속 밀도 기능 이론 (TDDFE)
• 분자 전자 구조 방법, 단일 포인트 에너지:
• MP2 스핀 컴포넌트 스케일링 방식 (SCS-MP2)
• RHF 및 UHF 참조를 갖는 싱글 및 더블, 트리플 또는 pertubative 트리플 (CCSD, CCSDT, CCSD(T)) 결합 글러스터
• 구성 상호 작용 (CISD, CISDT, CISDTQ)
• 2차 근사 싱글 더블 결합 클러스터 (CC2)
• 주별 다중참조 결합 클러스터 방법 (MRCC) (Brillouin-Wigner (BW-MRCC) 및 Mukherjee (Mk-MRCC) 접근법)
• 분자 전자 구조의 더 많은 특징:
• 전이 상태 검색, 구속 조건 및 최소 에너지 경로를 포함하는 형상 최적화 (Nudged Elastic Band (NEB) 및 Zero Temperature String 방법을 통해)
• 진동 주파수
• RHF, UHF, RDFT 또는 UDFT 참조를 갖는 여기상태를 위한 운동 방정식 (EOM)-CCSD, EOM-CCSDT, EOM-CCSD(T), CC2, 단일 배열 상호작용 (CIS), 시간종속 HF (TDHF) 및 TDDFT
• 분석 구매를 포함하는, RHF, ROHF, DFT를 위한 도체와 유사한 스크리닝 모델(COSMO)을 사용하는 솔벤트화
• 2 및 3 레이어 ONIOM 방법을 사용하는 하이브리드 계산
• 스핀 궤도 위치를 통해 DFT 에 대한 스핀 프리 및 스핀 궤도 1 전자 Douglas-Kroll 및 0차 정규 근사 (ZORA) 및 1 전자 스핀 궤도 효과를 통한 상대론적 효과
• 유사 포텐셜 평면파 전자 구조:
• 분자, 액체, 결정체, 표면, 반도체 또는 금속을 계산하기 위한 유사 포텐셜 평면파 (PSPW), Projector Augmented Wave (PAW) 또는 밴드 구조 방법
• 전환 상태 검색을 포함하는 기하/유닛 셀 최적화
• 진동 주파수
• LDA, PBE96, PBE0 교환 상관관계 가능성 (제한 및 제한되지 않음)
• SIC, pert-OEP, Hartree-Fock, 및 하이브리드 기능 (제한 및 제한되지 않음)
• 세미코어 교정을 갖는 Hamann, Troullier-Martins 및 Hartwigsen-Goedecker-Hutter 평균 보존 유사 포텐셜
• 파동 함수, 밀도, 정전기 및 Wannier 플로팅
• 밴드 구조 및 상태 생성 밀도
• 제1원리 순이론 분자 역학 (CPMD):
• 일정한 에너지 및 일정한 온도 역학
• 통합을 위한 Verlet 알고리즘
• 직교 좌표에 기하학 제약 조건
• 고전 분자 역학 (MD):
• 단일 구성 에너지 평가
• 에너지 회소화
• 분자 역학 시뮬레이션
• 자유 에너지 시뮬레이션 (단일 및/또는 이중 토폴로지, 이중 와이드 샘플링, 및 분리 시프트 스케일링 옵션을 갖는 다단계 열역학적 섭동 (MSTP) 또는 다중설정 열역학 집적화 (MCIT) 방법)
• 효과적인 쌍 전위, 1차 분극, 자가 일치 분극, 부드러운 입자 메쉬 Ewald (SPME), 주기적인 경계 조건 및 SHAKE 제약 조건을 제공하는 Force 필드
• 혼합된 양자 고전:
• 혼합된 양자 역학 및 분자 역학 (QM/MM) 최소화 및 분자 역학 시뮬레이션
• 그라디언트를 반환하는 양자 역학 방법 중에서 하나를 사용하는 양자 분자 역학 시뮬레이션.

이 패키지는 예제 입력 스크립트를 제공하며 아키텍처에 대한 기본 MPI 구현을 위해 빌드된 nwchem에 의존합니다.

기본 MPI는 대부분 데비안 시스템을 위한 openmpi입니다. OpenMPI는 멀티 노드에 nwchem을 실행하는데 문제가 있는 것으로 알려져 있습니다. 클러스터 계산을 사용해서 대규모 분자를 계산해야 하는 경우, nwchem-mpich에서 제공하는 MPICH 빌드를 대신 사용하기를 원할 수도 있습니다.

OpenMX (Open source package for Material eXplorer) is a program package for nano-scale material simulations based on density functional theories (DFT), norm-conserving pseudopotentials and pseudo-atomic localized basis functions. Since the code is designed for the realization of large-scale ab initio calculations on parallel computers, it is anticipated that OpenMX can be a useful and powerful tool for nano-scale material sciences in a wide variety of systems such as biomaterials, carbon nanotubes, magnetic materials, and nanoscale conductors.

Quantum ESPRESSO (이전에는 PWscf로 알려져 있음)은 나노스케일에서 전자 구조 계산 및 재료 모델링을 위한 통합 컴퓨터 코드 모음입니다. 밀도 함수 이론, 평면파, 의사 전위 (표준 보존, 울트라소프트, PAW 모두)를 기반으로 합니다

기능은 아래와 같습니다:

• 평면파 자체 일관된 총 에너지, 힘 및 응력을 사용해서 지상 상태 단일 지점 및 대역 구조 계산
• 분리가능한 표준 보존 및 울트라소프트 (밴더빌드) 의사 전위, PAW (Projector Augmented Waves)
• LDA 부터 일반화 기울기 보정 (PW91, PBE, B88-P86, BLYP), meta-GGA, 정확한 교환 (HF) 및 하이브리드 기능 (PBE0, B3LYP, HSE)
• Car-Parrinello 및 Born-Oppenheimer 분자 역학
• 전환 상태 및 최소 에너지 경로를 포함한 구조 최적화
• 스핀 궤도 결합 및 비공선 자기
• 포논 주파수 및 고유 벡터, 유효 전하 및 유전체 텐서, 적외선 및 라만 단면, EPR 및 NMR 화학적 이동을 포함한 응답 특성
• K- 및 L1-에지 X-ray 흡수 스펙트럼 (XAS) 및 전자 여기와 같은 분광 특성

Wannier90 is an electronic-structure software computing maximally-localized Wannier functions (MLWF). It works on top of other electronic-structure software, such as Abinit, FLEUR, and PwSCF.

This package provides Wannier90 executables.