征服

CONQUESTは線形スケーリング、すなわちO(N)密度汎関数理論（DFT）電子構造オープンソースコードである。 [ 1 ] [ 2 ]このコードは、数千個の原子を含む非常に大規模なシステムでDFT計算を実行するために設計されている。第一原理タイトバインディングから平面波精度の完全なDFTまで、さまざまな精度レベルで実行できる。これは、20,000個を超える原子を含むSi（001）上のGeによって形成された3次元再構成の研究に適用されている。[ 3 ] 2009年に英国の国立スーパーコンピュータHECToRで行われたテストでは、このコードが1,000,000個を超える原子のシステムで基底状態計算を実行できることが実証された。

方法論

CONQUESTは、通常のDFTコードのようにコーン・シャム固有状態を解くのではなく、1粒子の密度行列 を解きます。問題を計算的に扱いやすくするために、密度行列は分離可能な形式で記述されます。ここで、は原子iを中心とするサポート関数（同じ原子のサポート関数は で表記されます）であり、はサポート関数の基底における密度行列です。[ 4 ] 基底状態は、一連のネストされたループとして求められます。 ρ（r、r′）{\displaystyle \rho (\mathbf {r} ,\mathbf {r} ^{\prime })}ρ（r、r′）＝∑私αjβϕ私α（r）K私αjβϕjβ（r′）{\displaystyle \rho (\mathbf {r} ,\mathbf {r} ^{\prime })=\sum _{i\alpha j\beta }\phi _{i\alpha }(\mathbf {r} )K_{i\alpha j\beta }\phi _{j\beta }(\mathbf {r} ^{\prime })}ϕ私α（r）{\displaystyle \phi _{i\alpha }(\mathbf {r} )}α{\displaystyle \alpha}K私αjβ{\displaystyle K_{i\alpha j\beta }}

• 固定電荷密度と支持関数の密度行列に対するエネルギーを最小化する • 電荷密度とポテンシャル間の自己無矛盾性を見つける • 支持関数に対するエネルギーを最小化する

サポート関数は与えられたカットオフ半径の球面内に限定され、密度行列は与えられた範囲を超えるとゼロに強制されます: 。これらの近似は線形スケーリング挙動を示し、半径が増加するにつれて正確な結果に近づきます。 K私j＝0、|R私−Rj|>Rc{\displaystyle K_{ij}=0,|\mathbf {R} _{i}-\mathbf {R} _{j}|>R_{c}}

開発者

CONQUESTは、英国ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの物理・天文学部およびロンドン・ナノテクノロジーセンターと、日本のつくばにある物質・材料研究機構計算物質科学センターで共同開発されています。英国では、トーマス・ヤング・センターのメンバーであるデビッド・ボウラー博士、ヴェロニカ・ブラズドバ博士、マイク・ギラン教授、アンドリュー・ホースフィールド博士、アレックス・セナ氏、リアンヘン・トン氏、ジャック・ベイカー氏、シェレイフ・ムジャヘド氏が開発チームに加わり、日本では、宮崎剛博士、大野貴久博士、大塚隆夫博士、ミリカ・トドロヴィッチ博士、アントニオ・トッラルバ博士が開発チームに加わります。

これまでの開発者には、Ian Bush、Rathin Choudhury、Chris Goringe、Eduardo Hernandez などがいます。

参照

参考文献

  1. ^ DR Bowler; T. Miyagi; MJ Gillan (2002). 「線形スケーリングab initio電子構造解析技術の最近の進歩」. J. Phys. Condens. Matter . 14 (11): 2781– 2798. Bibcode : 2002JPCM...14.2781B . doi : 10.1088/0953-8984/14/11/303 . S2CID  250742880 .
  2. ^ DR Bowler; R. Choudhury; MJ Gillan; T. Miyagi (2006). 「大規模第一原理計算の最近の進歩：CONQUESTコード」. Physica Status Solidi . 243 (5): 989– 1000. arXiv : cond-mat/0603063 . Bibcode : 2006PSSBR.243..989B . doi : 10.1002/pssb.200541386 . S2CID 118905969 . 
  3. ^ T. 宮崎; DR Bowler; MJ Gillan; T. Ohno (2008). 「線形スケーリングDFT計算によるGe/Si(001)におけるハットクラスター自己組織化のエネルギー論」. J. Phys. Soc. Jpn . 77 (12) 123706. Bibcode : 2008JPSJ...77l3706M . doi : 10.1143/JPSJ.77.123706 .
  4. ^ E. Hernandez; MJ Gillan (1995). 「線形スケーリングによる自己無撞着な第一原理計算法」. Phys. Rev. B . 51 (15): 10157– 10160. arXiv : mtrl-th/9501005 . Bibcode : 1995PhRvB..5110157H . doi : 10.1103/PhysRevB.51.10157 . PMID 9977692 . S2CID 8700171 .  
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