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基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件ABACUS
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O241.6[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]中国科学技术大学、中国科学院量子信息重点实验室,合肥230026, [2]中国科学技术大学、量子信息与量子科技前沿协同创新中心,合肥230026, [3]普林斯顿大学机械和航空航天工程系,美国新泽西州08544, [4]中国科学技术大学、网络信息中心、超级计算中心,合肥230026
  • 相关基金:科技部重大研究计划(批准号:2011CB921200); 国家自然科学基金(批准号:11374275,11374276); 中国科学院战略性先导科技专项(B类)(批准号:XDB01030100);感谢中国科学院网络中心赵永华研究员对本项目的大力支持.本项目的部分计算在中科院超算中心和中国科技大学超算中心完成.
中文摘要:

随着超级计算机硬件和数值算法迅速发展,使得目前利用密度泛函理论研究上千个原子体系的电子能带和结构等性质变得可行.数值原子轨道基组由于其基组较小和局域等特性,可以很好地与电子结构计算中的线性标度算法等的新算法结合,用来研究较大尺寸的物理体系.本文详细介绍了一款中国科学技术大学量子信息重点实验室自主开发的基于数值原子轨道基组的第一性原理计算软件Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc.大量的测试结果表明:该软件具有很好的准确性和较高的并行效率,可以用于包含1000个原子左右的系统的电子结构和原子结构的研究以及分子动力学模拟计算.

英文摘要:

With the rapid development of supercomputers and the advances of numerical algorithms,nowadays it is possible to study the electronic,structural and dynamical properties of complicated physical systems containing thousands of atoms using density functional theory(DFT).The numerical atomic orbitals are ideal basis sets for large-scale DFT calculations in terms of their small base size and localized characteristic,and can be mostly easily combined with linear scaling methods.Here we introduce a first-principles simulation package "Atomic-orbital Based Ab-initio Computation at UStc(ABACUS)",developed at the Key Laboratory of Quantum Information,University of Science and Technology of China.This package provides a useful tool to study the electronic,structural and molecular dynamic properties of systems containing up to 1000 atoms.In this paper,we introduce briefly the main algorithms used in the package,including construction of the atomic orbital bases,construction of the Kohn-Sham Hamiltonian in the atomic basis sets,and some details of solving Kohn-Sham equations,including charge mixing,charge extrapolation,smearing etc.We then give some examples calculated using ABACUS:1) the energy orders of B20 clusters;2) the structure of bulk Ti with vacancies;3) the density of states of a model protein;4) the structure of a piece of DNA containing 12 base pairs,788 atoms.All results show that the results obtained by ABACUS are in good agreement with either experimental results or results calculated using plane wave basis.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876