Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Octopus – это программный пакет для выполнения расчетов на основе теории функционала плотности по методу Kohn-Sham (DFT) и теории функционала плотности, зависящей от времени (TDDFT). Octopus использует псевдопотенциалы и численные сетки в реальном пространстве для распространения орбиталей Kohn-Sham в реальном времени под воздействием изменяющихся во времени электромагнитных полей. Предусмотрена специализированная функциональность для моделирования одномерных, двумерных и трехмерных систем. Octopus позволяет рассчитывать статическую и динамическую поляризуемость и первую гиперполяризуемость, статическую магнитную восприимчивость, спектры поглощения, а также проводить моделирование молекулярной динамики методами Эренфеста и Карпаринелло. Код написан преимущественно на Fortran и распространяется под лицензией GPL. Последняя версия 13.0 была выпущена 28 июня 2023 года.
Octopus is a software package for performing KohnSham density functional theory (DFT) and time dependent density functional theory (TDDFT) calculations. Octopus employs pseudopotentials and real space numerical grids to propagate the KohnSham orbitals in real time under the influence of time varying electromagnetic fields. Specific functionality is provided for simulating one , two , and three dimensional systems. Octopus can calculate static and dynamic polarizabilities and first hyperpolarizabilities, static magnetic susceptibilities, absorption spectra, and perform molecular dynamics simulations with Ehrenfest and Car–Parrinello methods. The code is written predominantly in Fortran and is released under the GPL. The latest version 13.0 was released June 28th, 2023.
Проблемы с целью
Линейный оптический (т.е. электронный) отклик молекул или кластеров, а также нелинейный отклик второго порядка. Нелинейный отклик на классические электромагнитные поля высокой интенсивности с учетом как ионных, так и электронных степеней свободы. Электронные свойства систем пониженной размерности, таких как квантовые точки, в основном и возбужденном состояниях. Фотоиндуцированные реакции молекул (например, фотодиссоциация, фотоизомеризация и т.д.). В ближайшем будущем – расширение этих методов на бесконечные и периодические в одном или нескольких измерениях системы (полимеры, слои, нанотрубки, твердые тела), а также на электронный транспорт.
Linear optical (i. e. electronic) response of molecules or clusters, also second order nonlinear response. Non linear response to classical high intensity electromagnetic fields, taking into account both the ionic and electronic degrees of freedom. Ground state and excited state electronic properties of systems with lower dimensionality, such as quantum dots. Photo induced reactions of molecules (e. g., photo dissociation, photo isomerization, etc.). In the immediate future, extension of these procedures to systems that are infinite and periodic in one or more dimensions (polymers, slabs, nanotubes, solids), and to electronic transport.
Методология
Как числовое представление, код работает без базисного набора, опираясь на численные сетки. Тем не менее, вспомогательные базисные наборы (плоские волны, атомные орбитали) используются при необходимости. В последнее время код предоставляет возможность работы с неравномерными сетками, которые адаптируются к неоднородности решаемой задачи, и использования многосеточных методов для ускорения вычислений. Для большинства расчетов код использует псевдопотенциалы двух типов: Трулье-Мартинса и Хартвигсена-Гёдекера-Хаттера. Помимо возможности обработки систем в стандартной трехмерной геометрии, доступны также двухмерные и одномерные режимы. Они полезны, например, для изучения двумерного электронного газа, характерного для широкого класса квантовых точек.
As numerical representation, the code works without a basis set, relying on numerical meshes. Nevertheless, auxiliary basis sets (plane waves, atomic orbitals) are used when necessary. Recently, the code offers the possibility of working with non uniform grids, which adapt to the inhomogeneity of the problem, and of making use of multigrid techniques to accelerate the calculations. For most calculations, the code relies on the use of pseudopotentials of two types: Troullier Martins, and Hartwigsen Goedecker Hutter. In addition to being able to treat systems in the standard 3 dimensions, 2D and 1D modes are also available. These are useful for studying, e. g., the two dimensional electron gas that characterizes a wide class of quantum dots.
Технические аспекты
Код разработан с упором на параллельную масштабируемость. Это позволяет выполнять многократное разделение задач с использованием программного обеспечения для разбиения сетки, MPI и OpenMP. Основной язык программирования – Fortran 90, но также используются и другие языки, такие как C. Пакет распространяется под лицензией GNU General Public License (GPL), что делает его доступным для использования, изучения и модификации всем желающим в репозитории Octopus на Git.
The code has been designed with emphasis on parallel scalability. In consequence, it allows for multiple task divisions, this utilises mesh division software, MPI and OpenMP. The language of most of the code is Fortran 90. Other languages, such as C, are also used. The package is licensed under the GNU General Public License (GPL). In consequence, it is available for use, inspection, and modification for anyone, at the Octopus git repository.