DFTpy:一个高效且面向对象的无轨道 DFT 模拟平台
计算物理
2020-08-24 v1 材料科学
化学物理
量子物理
摘要
计算机材料设计受限于 Kohn-Sham DFT 的计算复杂性,其随系统尺寸三次方缩放。由于新一代动能密度泛函(KEDF)的发展,无轨道 DFT(OFDFT,一种线性缩放方法)现在已能成功应用于大类半导体以及量子点和金属团簇等有限系统。在这项工作中,我们呈现 DFTpy,一个实现 OFDFT 的开源软件,完全用 Python 3 编写,并将计算昂贵操作外包给第三方模块,如 NumPy 和 SciPy。当需要快速模拟时,DFTpy 利用来自 PyFFTW 的快速傅里叶变换(FFTs)。新一代、非局域和密度依赖核 KEDF 通过采用线性样条和其他快速核构建方法而计算高效。我们通过求解百万原子铝金属系统的电子结构来展示 DFTpy,该计算在单个 CPU 上完成。Python 3 实现是面向对象的,为轻松实现新特性打开了大门。作为一个例子,我们呈现了一个时变 OFDFT 实现(流体动力学 DFT),我们用它计算小金属团簇的谱,定性恢复了时变 Kohn-Sham DFT 结果。Python 代码库允许轻松实现 API。我们展示了 DFTpy 与 ASE 结合用于液态金属的 Molecular Dynamics 模拟(NVT)。DFTpy 在 MIT 许可证下发布。
引用
@article{arxiv.2002.02985,
title = {DFTpy: An efficient and object-oriented platform for orbital-free DFT simulations},
author = {Xuecheng Shao and Kaili Jiang and Wenhui Mi and Alessandro Genova and Michele Pavanello},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.02985},
year = {2020}
}