SIESTA ( Iniciativa Española de Simulaciones Electrónicas con Miles de Átomos ) es un método original y su implementación en un programa informático para realizar de forma eficiente cálculos de estructura electrónica y simulaciones de dinámica molecular ab initio de moléculas y sólidos. SIESTA utiliza conjuntos de bases estrictamente localizados y la implementación de algoritmos de escalado lineal. La precisión y la velocidad se pueden configurar en un amplio rango, desde cálculos exploratorios rápidos hasta simulaciones de alta precisión que igualan la calidad de otros enfoques, como los métodos de ondas planas y de todos los electrones.
El acrónimo de SIESTA es Iniciativa Española de Simulaciones Electrónicas con Miles de Átomos.
Desde el 13 de mayo de 2016, con el anuncio de la versión 4.0, SIESTA se publica bajo los términos de la licencia de código abierto GPL . Los paquetes fuente y el acceso a las versiones de desarrollo se pueden obtener desde la plataforma DevOps en GitLab . [2] La última versión Siesta-4.1.5 se publicó el 4 de febrero de 2021.
Características
SIESTA tiene estas características principales:
- Utiliza el método funcional de densidad autoconsistente estándar de Kohn-Sham en las aproximaciones de densidad local (LDA-LSD) y de gradiente generalizado (GGA), así como en una función no local que incluye interacciones de van der Waals (VDW-DF).
- Utiliza pseudopotenciales conservantes de normas en su forma totalmente no local (Kleinman-Bylander).
- Utiliza orbitales atómicos como conjunto de base, lo que permite un número ilimitado de momentos zeta y angulares, polarización y orbitales fuera de sitio. La forma radial de cada orbital es numérica, y el usuario puede utilizar y proporcionar cualquier forma, con la única condición de que tenga un soporte finito, es decir, debe ser estrictamente cero más allá de una distancia proporcionada por el usuario desde el núcleo correspondiente. Los conjuntos de base con soporte finito son la clave para calcular las matrices hamiltonianas y de superposición en operaciones O(N).
- Proyecta las funciones de onda y la densidad de los electrones en una cuadrícula de espacio real para calcular los potenciales de Hartree y de correlación de intercambio y sus elementos de matriz.
- Además del método estándar de Rayleigh-Ritz de estados propios , permite el uso de combinaciones lineales localizadas de los orbitales ocupados (funciones de enlace de valencia o similares a Wannier), lo que hace que el tiempo y la memoria de la computadora se escalen linealmente con el número de átomos. Las simulaciones con varios cientos de átomos son factibles con estaciones de trabajo modestas.
- Está escrito en Fortran 95 y la memoria se asigna dinámicamente.
- Puede compilarse para ejecución en serie o en paralelo (bajo MPI).
SIESTA proporciona rutinariamente:
- Energías totales y parciales.
- Fuerzas atómicas.
- Tensor de tensión.
- Momento dipolar eléctrico.
- Poblaciones atómicas, orbitales y de enlaces ( Mulliken ).
- Densidad electrónica.
Y además (aunque no todas las opciones son compatibles):
Puntos fuertes de SIESTA
Las principales fortalezas de SIESTA son:
- Precisión y velocidad flexibles.
- Puede abordar sistemas computacionalmente exigentes (sistemas actualmente fuera del alcance de los códigos de ondas planas). [ cita requerida ]
- Paralelización eficiente.
El uso de una combinación lineal de orbitales atómicos numéricos convierte a SIESTA en un código DFT. SIESTA puede producir cálculos muy rápidos con conjuntos de bases pequeños, lo que permite el cálculo de sistemas con miles de átomos. Alternativamente, el uso de bases más completas y precisas logra precisiones comparables a las de los cálculos de ondas planas estándar, con un rendimiento competitivo.
Soluciones implementadas
SIESTA se encuentra en continuo desarrollo desde su implementación en 1996. Las principales soluciones implementadas en la versión actual son:
- Cálculos de polarización de espín colineales y no colineales
- Implementación eficiente de la funcionalidad de Van der Waals
- Implementación de la función Wannier
- Módulo TranSIESTA/TBTrans con cualquier número de electrodos N>=1
- Correcciones de Coulomb in situ (DFT+U)
- Descripción de electrones fuertemente localizados, óxidos de metales de transición
- Acoplamiento espín-órbita (SOC)
- Cálculos de aislantes topológicos, estructuras semiconductoras y transporte cuántico
- NEB (Nudged Elastic Band) (interfaz con LUA)
Soluciones en desarrollo
Herramientas de posprocesamiento
Se han desarrollado varias herramientas de posprocesamiento para SIESTA. Estos programas procesan los resultados de SIESTA o proporcionan funciones adicionales.
Aplicaciones
Desde su implementación, SIESTA ha sido utilizado por investigadores en geociencias, biología e ingeniería (más allá de la física y química de materiales) y se ha aplicado a una gran variedad de sistemas, incluyendo superficies, adsorbatos, nanotubos, nanoclusters, moléculas biológicas, semiconductores amorfos, películas ferroeléctricas, metales de baja dimensión, etc. [3] [4] [5]
Véase también
Referencias
- García, Alberto; Papior, Nick; Akhtar, Arsalan; Artacho, Emilio; Blum, Volker; Bosoni, Emanuele; Brandimarte, Pedro; Brandbyge, Mads; Cerdá, JI; Corsetti, Fabiano; Cuadrado, Ramón; Dikán, Vladimir; Ferrer, Jaime; Gale, Julián; García-Fernández, Pablo; García-Suárez, VM; García, Sandra; Eh, Georg; Illera, Sergio; Korytar, Richard; Koval, Pedro; Lebedeva, Irina; Lin, Lin; López-Tarifa, Pablo; G. Mayo, Sara; Mohr, Stephan; Ordejón, Pablo; Póstnikov, Andrei; Pouillon, Yann; Pruneda, Miguel; Robles, Roberto; Sánchez Portal, Daniel; Soler, José M.; Ullah, Rafi; Yu, Víctor Wen-zhe; Junquera, Javier (2020). "Siesta: desarrollos y aplicaciones recientes". Revista de Física Química . 152 (20): 204108. doi :10.1063/5.0005077. hdl : 10902/20680 . PMID 32486661. S2CID 219179270.La publicación posterior está disponible en hdl : 10261/213028 .
- Izquierdo, J.; Vega, A.; Balbás, L.; Sánchez-Portal, Daniel; Junquera, Javier; Artacho, Emilio; Soler, Jose; Ordejón, Pablo (2000). "Estudio sistemático ab initio de las propiedades electrónicas y magnéticas de diferentes sistemas de hierro puro y mixto". Physical Review B . 61 (20): 13639. Bibcode :2000PhRvB..6113639I. doi :10.1103/PhysRevB.61.13639.
- Robles, R.; Izquierdo, J.; Vega, A.; Balbás, L. (2001). "Estudio electrónico y pseudopotencial de la polarización de espín de la superficie V(001): LDA versus GGA". Physical Review B . 63 (17): 172406. arXiv : cond-mat/0012064 . Código Bibliográfico :2001PhRvB..63q2406R. doi :10.1103/PhysRevB.63.172406. S2CID 17632035.
- Soler, José M.; Artacho, Emilio; Gale, Julián D; García, Alberto; Junquera, Javier; Ordejón, Pablo; Sánchez-Portal, Daniel (2002). "El método SIESTA para la simulación de orden ab initio - N materiales". Revista de Física: Materia Condensada . 14 (11): 2745–2779. arXiv : cond-mat/0104182 . Código Bib : 2002JPCM...14.2745S. doi :10.1088/0953-8984/14/11/302. S2CID 250812001.
- ^ "Lanzamiento de Siesta-4.1.5".
- ^ "Plataforma de desarrollo SIESTA en GitLab".
- ^ Mashaghi A et al. La hidratación afecta fuertemente la estructura molecular y electrónica de los fosfolípidos de membrana J. Chem. Phys. 136, 114709 (2012) [1]
- ^ Mashaghi A et al. El agua interfacial facilita la transferencia de energía al inducir vibraciones extendidas en los lípidos de membrana, J. Phys. Chem. B, 2012, 116 (22), págs. 6455–6460 [2]
- ^ Mashaghi A et al. Autoionización mejorada del agua en las interfaces de fosfolípidos. J. Phys. Chem. C, 2013, 117 (1), págs. 510–514 [3]
Enlaces externos
- Sitio web de SIESTA
- Tutorial de SIESTA: una introducción a SIESTA, que aborda las tareas para las que SIESTA es más adecuado que otros códigos ab initio.
- Descargar SIESTA
- Soporte profesional para SIESTA
Aplicaciones de software de Delphi
