Viena2k

El paquete WIEN2k es un programa informático escrito en Fortran que realiza cálculos mecánicos cuánticos sobre sólidos periódicos . Utiliza el conjunto de base de ondas planas aumentadas de potencial completo (linealizado) y orbitales locales [FP-(L)APW+lo] para resolver las ecuaciones de Kohn-Sham de la teoría del funcional de la densidad .

WIEN2k fue desarrollado originalmente por Peter Blaha y Karlheinz Schwarz del Instituto de Química de Materiales de la Universidad Tecnológica de Viena . La primera publicación pública del código se realizó en 1990. ^[4] Luego, las siguientes versiones fueron WIEN93, WIEN97 y WIEN2k. ^[5] La última versión WIEN2k_23.2 se lanzó en febrero de 2023. ^[6] Ha sido licenciada por más de 3400 grupos de usuarios y tiene alrededor de 16000 citas en Google Scholar (Blaha WIEN2k).

WIEN2k utiliza la teoría funcional de la densidad para calcular la estructura electrónica de un sólido. Se basa en el esquema más preciso para el cálculo de la estructura de enlace: el método de onda plana aumentada de energía potencial completa (lineal) ((L) APW) + órbita local (lo). WIEN2k utiliza una solución completamente electrónica, que incluye términos relativistas.

Características y propiedades calculadas

WIEN2k funciona con redes centrosimétricas y no centrosimétricas, con 230 grupos espaciales integrados. Admite una variedad de funciones que incluyen aproximación de densidad local (LDA), muchas aproximaciones de gradiente generalizado (GGA) diferentes, modelos de Hubbard , híbridos in situ, meta-GGA e híbridos completos, y también puede incluir acoplamiento de espín-órbita y términos de Van der Waals . Se puede utilizar para la optimización de la estructura, tanto las dimensiones de la celda unitaria como las posiciones atómicas internas. Para esto último, se utiliza una iteración de punto fijo adaptativa que resuelve simultáneamente las posiciones atómicas y la densidad electrónica. ^[7] El código admite la paralelización OpenMP y MPI , que se pueden utilizar de manera eficiente en combinación. También admite la paralelización enviando partes de los cálculos a diferentes computadoras.

Se pueden calcular varias propiedades diferentes utilizando las densidades, muchas de ellas en paquetes que han sido aportados por los usuarios a lo largo de los años. WIEN2K se puede utilizar para calcular:

• Densidad de estados
• Densidad de electrones y espín
• Cargos de Bader y puntos críticos
• Funciones de Wannier ^[8]
• Energías totales y diferencias de energía
• Superficies de Fermi
• Propiedades ópticas ^[9]
• Factores de estructura de rayos X
• Fuerzas atómicas, de las que se pueden extraer propiedades fonónicas y elásticas
• Gradientes de campo eléctrico
• Espectros de resonancia magnética nuclear ^[10]
• Espectros de emisión y absorción de rayos X ^[11]
• Espectros de pérdida de energía de electrones ^[12]
• Fase de baya y propiedades topológicas relacionadas. ^{[13] [14]}

Véase también

• Lista de software de química cuántica y física del estado sólido

Referencias

1. "WIEN2k" . Consultado el 27 de abril de 2023 .
2. "Requisitos del ordenador para WIEN2k" . Consultado el 28 de julio de 2018 .
3. "Solicitud y Registro" . Consultado el 29 de julio de 2018 .
4. Blaha, P.; Schwarz, K.; Sorantin, P.; Trickey, SB (1990). "Programas de ondas planas aumentadas linealizadas y de potencial completo para sistemas cristalinos". Computer Physics Communications . 59 (2): 399–415. Bibcode :1990CoPhC..59..399B. doi :10.1016/0010-4655(90)90187-6.
5. Schwarz, Karlheinz; Blaha, Peter (2003). "Cálculos de estado sólido utilizando WIEN2k". Ciencia de materiales computacionales . 28 (2): 259–273. doi :10.1016/S0927-0256(03)00112-5.
6. Blaha, Peter; Schwarz, Karlheinz; Tran, Fabien; Laskowski, Robert; KH Madsen, Georg; D. Marks, Laurence (2020). "WIEN2k: Un programa APW+lo para calcular las propiedades de los sólidos". Journal of Chemical Physics . 152 (7): 074101. Bibcode :2020JChPh.152g4101B. doi : 10.1063/1.5143061 . PMID  32087668. S2CID  211260657.
7. Marks, LD (2021). "Mezcla predictiva para la teoría funcional de la densidad (y otros problemas de punto fijo)". Revista de teoría y computación química . 17 (9): 5715–5732. arXiv : 2104.04384 . doi :10.1021/acs.jctc.1c00630. ISSN  1549-9618.
8. Kuneš, Jan; Arita, Ryotaro; Wissgott, Philipp; Toschi, Alessandro; Ikeda, Hiroaki; Held, Karsten (2010). "Wien2wannier: De ondas planas aumentadas linealizadas a funciones Wannier localizadas al máximo". Computer Physics Communications . 181 (11): 1888–1895. arXiv : 1004.3934 . doi :10.1016/j.cpc.2010.08.005.
9. Ambrosch-Draxl, Claudia; Sofo, Jorge O. (2006). "Propiedades ópticas lineales de sólidos dentro del método de ondas planas aumentadas linealizadas de potencial completo". Computer Physics Communications . 175 (1): 1–14. arXiv : cond-mat/0402523 . doi :10.1016/j.cpc.2006.03.005.
10. Laskowski, Robert; Blaha, Peter (2014). "Cálculo de desplazamientos químicos de RMN utilizando el método de ondas planas aumentadas". Physical Review B . 89 (1). doi :10.1103/PhysRevB.89.014402. ISSN  1098-0121.
11. Schwarz, K; Wimmer, E (1980). "Estructura electrónica y espectros de emisión de rayos X de YS en comparación con NbC". Journal of Physics F: Metal Physics . 10 (5): 1001–1012. doi :10.1088/0305-4608/10/5/028. ISSN  0305-4608.
12. Hébert, C. (2007). "Aspectos prácticos de la ejecución del código WIEN2k para espectroscopia electrónica". Micron . 38 (1): 12–28. doi :10.1016/j.micron.2006.03.010.
13. Ahmed, SJ; Kivinen, J.; Zaporzan, B.; Curiel, L.; Pichardo, S.; Rubel, O. (2013). "BerryPI: Un software para estudiar la polarización de sólidos cristalinos con el paquete funcional de densidad WIEN2k para todos los electrones". Computer Physics Communications . 184 (3): 647–651. doi :10.1016/j.cpc.2012.10.028.
14. Saini, Himanshu; Laurien, Magdalena; Blaha, Peter; Rubel, Oleg (2022). "WloopPHI: una herramienta para la caracterización ab initio de semimetales de Weyl". Computer Physics Communications . 270 : 108147. arXiv : 2008.08124 . doi :10.1016/j.cpc.2021.108147.

Enlaces externos

• Página de inicio de WIEN2k