VNL-ATK 2017新版发布

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QuantumWise已于7月1日正式发布了VNL-ATK 2017版,新版引入了多种新的计算方法和大量的性能优化。   更新概要 大幅改进电声耦合计算性能 新的“special thermal displacement”近似方法,高效描述声子辅助隧穿 新增两种计算精确带隙的方法 改进默认参数设置 创新性的Wigner-Seitz方法加速大超胞的动态矩阵计算 输出文件改为HDF5格式 新增多种酷炫的2D、3D作图选项 变晶胞NEB过渡态搜索(模拟相变) 连接Materials Projects和COD数据库(或自建数据库) 完整的投影能带和DOS License信息 已经获得2017之后版本授权的用户,直接下载安装即可使用; 最后版本为2016与之前的版本的用户,欢迎联系我们(sales@fermitech.com.cn)付费升级事宜; 欢迎各位新老用户联系我们(sales@fermitech.com.cn)获取最新版的试用许可。 本次更新详情 电声耦合计算 显著降低内存消耗(稀疏矩阵存储) 典型测试显示内存需求从800GB降为1.3GB 计算迁移率的新方法:常数弛豫时间方法(与BoltzTraP代码类似) 弛豫时间可以由实验确定,也可以从动态矩阵计算并在能量/k点取平均 对于电极材料重复形成的器件(长的纳米线、纳米管、二维片层)体系,非弹性电流计算速度提高100000倍,因为仅计算电极的动态矩阵和哈密顿量导数 将所有声子模式在能量范围内分组求和(近似),提速10-100倍 突破性进展 ATK2017引入了一种全新的特殊热位移(special thermal displacement;STD)近似,来考虑声子散射对IV曲线的影响。 STD-Landauer方法详见(PRB文章已发表),这种方法将全电子-声子耦合计算减少为中间区域的动态矩阵(LOE/XLOE计算所必须的)和每个偏压(温度)下的一个器件计算。基本思想是根据全部声子的正则系综平均生成单个的原子位移组合,即可包含所有的温度效应。 文章演示了这种方法是如何高效的研究声子对硅p-n结电流、硅块体和纳米线的迁移率的影响随温度变化的效应(图)。 总体性能改进 费米面以上能带数现自动设置 提速约2倍;过去版本可以手动设置,但多数用户都未注意到这个选项 新的自能存储选项 NoStorage(大大减少大体系的内存占用,但是每次重新计算) SaveInMemory(快速,但耗内存) StoreOnDisk(快速,不消耗内存,但消耗硬盘空间) 中间区域不同,但是电极相同时,重复使用自能计算结果 SparseGreenFunction改进 使用可以减少大洁面体系的内存消耗 尤其对于有限偏压时,每个能量(k)点使用多进程可以大大减少每个MPI进程的内存 No performance overhead anymore for the distributed Pulay mixer […]

分子动力学网络课程
“How Atoms Move: Introduction to Molecular Dynamics Simulations with VNL and ATK-Classical”

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QuantumWise 将于近期举办“使用 VNL 和 ATK-Classical 进行分子动力学模拟”的网络课程。 网络课程时间:2017 年 1 月 24 日 4-6 PM 或 1 月 26 日 3-5 AM(均为北京时间) 课程安排如下: 入门讲座(半小时):介绍分子动力学的基本原理、方法和应用 操作演示(一小时) 答疑(半小时) 本次网络课程以英文进行。 点此注册 成功注册后,您会收到一封确认邮件,提示您如何加入本次网络课程。 有疑问请联系我们:sales@fermitech.com.cn 或 info@quantumwise.com。 参加者准备: 没有任何计算模拟经验的人也可以从中获益,但建议参加者应该有基本的原子级别建模和模拟的经验。 参加者可以提前在自己的电脑上安装 VNL-ATK,以便在操作演示中进行练习。所有用户都可以申请 30 天免费试用 license(点此申请),学术机构的研究者可以申请 ATK-Classical 的永久免费 license(点此申请)。 深入了解VNL-ATK中的经验力场计算引擎ATK-Classical,请参考: 简介:http://www.fermitech.com.cn/vnl-atk/atk-classical/ 文章: http://arxiv.org/abs/1701.02495 与ATK-Classical相关的中文实例教程有: 分子动力学基础 模拟气相沉积薄膜生长过程 模拟离子轰击单层石墨烯 缺陷碳纳米管的杨氏模量 界面热导的模拟 VNL-ATK是先进的材料与器件模拟平台,除经验力场之外,还支持DFT、DFTB、半经验量子力学计算,可以模拟材料和电子器件的各种性质(了解 VNL-ATK 的更多功能)。

QuantumATK:更强大、更灵活的材料动力学模拟

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概述 动力学模拟是一种重要的原子级模拟方法,通过求解原子运动的经典力学牛顿方程对相空间进行采样,不仅可以研究体系在相空间的演化过程,还可以通过产生的系列结构(系综)通过统计方法得到体系在非零温度下的各种性质。 动力学过程中的原子间相互作用力则可以通过多种方法求得,可以是密度泛函理论,也可以是经验力场。 使用QuantumATK进行材料动力学模拟 可以用多种能量-力计算方法密度泛函理论(DFT-LCAO 和 DFT-PlaneWave):支持几千原子级别超大体系的计算半经验量子力学模型(SemiEmpirical):支持密度泛函紧束缚近似(DFTB)经验力场(Forcefield):支持几百种经验势参数(含ReaxFF)机器学习力场:高效率平衡DFT的精度和力场的速度支持多种系综和理论方法NVE velocity verletNPT with stress maskNPT/NVT(Berendsen)NPT MelchionnaNPT with stress maskLangevin多种方法初始化速度灵活的结构限制固定部分原子分别固定 x、y、z 坐标MD 过程中固定质心限定布拉维格子(可同时设定目标应力)刚性限定原子相对位置关系支持多种动力学方法平衡态分子动力学非平衡态分子动力学(RNEMD)计算热导time-stamped force-bias Monte Carlo长时域的动力学方法Metadyamics(PLUMED):更快的对能量(自由能)面进行采样,获得大范围的结构-能量信息自适应动力学蒙特卡罗方法(adaptive kinetic Monte Carlo):研究结构变化与机理可控制局域温度、设定升温速率所有恒温器、恒压器支持线性升温或降温计算过程中分析Python 脚本支持计算过程中分析或添加其他限制条件部分电荷分析可视化原子速度轨迹或单个结构分析工具(同时支持导入 VASP、LAMMPS 结果分析)径向分布、角分布函数速度自相关函数局域质量密度分布配位数分析均方位移最近邻数中子散射结构因子速度/动能分布局域结构(Voronoi)中心对称性从轨迹计算声子态密度使用脚本可以方便的对超大体系的部分原子进行以上各种分析力学性质力和应力(解析 Hellmann-Feynman)弹性常数(应力-应变曲线)局域应力 QuantumATK:高效的动力学引擎 基于QuantumATK高效的DFT、SE和ForceField计算引擎和MD代码的优化,分子动力学计算速度有明显优势。其中DFT、SE、ForceField均支持MPI大规模并行,并获得极大的速度提升。 基于DFT的MD计算速度测试结果 7056原子的分子动力学(水分子):在64MPI并行时,第一步MD耗时4分钟。 3220原子的分子动力学(硅固体):144MPI进程并行,1步耗时约10分钟。 基于ForceField的MD并行加速测试(1百万SiO2原子) DFT+ForceField混合方法动力学 QuantumATK提供更灵活的分子动力学模拟框架,可以在一个动力学模拟过程中混合使用DFT和ForceField。 图:LiFePO4中Li在外电场下的扩散动力学模拟。考虑电场的同时,DFT的引入可以反映原子电荷在动力学过程中的涨落。 time-stamped force-bias Monte Carlo方法 使用time-stamped force-bias Monte Carlo方法(基于DFT、DFTB、力场)代替普通的分子动力学,可以研究更长时间的平衡、沉积、无定型化、扩散、快速熔化–退火、对罕见事件采样。模拟过程可以恒定温度,也可以是线性升温降温。 与MD类似,但是原子位移使用Monte Carlo方法采样将结构在给定温度下平衡并采样(图:HfO2的fbMC与普通MD的结果比较) 模拟时长可以是传统MD的100倍(图:SiO2 的 800 ps fbMC动力学轨迹分析) 与普通MD混合使用(图:fbMC恒温—fbMC降温—NPT MD恒温) […]

 
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