高保真高通量的可及计算材料设计
材料科学
2018-07-17 v1 其他凝聚态物理
计算工程、金融与科学
分布式、并行与集群计算
计算物理
摘要
尽管基于第一性原理的高通量计算材料设计已有若干成功应用,仍有若干因素阻碍其未来推广。尤为重要的是,以可靠方式提供高保真结果的能力有限,以及对非专业用户的可及性有限。我们展示了一种新方法的应用实例:该方法将高保真第一性原理模拟技术——采用杂化屏蔽交换的密度泛函理论(HSE)与 GW 近似——标准化,并以可及且可复现的形式在线提供。我们将此方法应用于提取 71 种不同材料的电子带隙与能带结构,涵盖纯元素、III-V 与 II-VI 化合物、三元氧化物及合金。我们发现,对于 HSE 与 G0W0,平均相对误差在 20% 以内,而常规广义梯度近似的误差为 55%。对于 HSE,我们发现由公共云提供商集中提供的、配置较新服务器的平均计算时间在 48 小时以内。本工作提供了一种经济高效、可及且可复现的实用方案,用于以高通量方式执行电子材料的高保真第一性原理计算。
引用
@article{arxiv.1807.05623,
title = {Accessible computational materials design with high fidelity and high throughput},
author = {Protik Das and Mohammad Mohammadi and Timur Bazhirov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.05623},
year = {2018}
}