ABINIT 翻訳

ABINIT: the tutorials (for v.7.6 tutorial) 作成 2014/04/17

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 これらのチュートリアルは、UNIX/Linux OS とそのバリエーションでの ABINTの利用法を教えることを目的としている。それらは他のオペレーティングシステムでも用いられてきた。そのコマンドは適合したものになっている。

 

 あなたのローカル ~abinit/doc/tutorial/welcome.html  ファイルだけでなく、ABINITのウェッブサイトのアクセスも可能です。応答がネットワークトラフィックに依存しないので、後者(あなたのローカルからのファイルからのアクセス)の方が望ましいです。

 

 現在、30以上のレッスンが可能です。それらは多くて2時間程度の学習時間です。レッスン1から4は基本的なことをカバーしています。他のレクチャーはより専門的です。

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 以下のチュートリアルの前に、あなたは、論文"Iterative minimization techniques for ab initio total-energy calculations: molecular dynamics and conjugate gradients", by M.C. Payne, M.P. Teter, D.C. Allan, T.A. Arias and J.D. Joannopoulos, Rev. Mod. Phys. 64, 1045 (1992)  の 1045から1058 頁 だけでなく、”new user’s guide”も読むべきです。あなたがより多くの時間を有しているならば教科書Electronic Structure. Basic Theory and Practical Methods. R. M. Martin. Cambridge University Press (2004) ISBN 0 521 78285 6.章 1-13 と付録LとMをざっと通して拾い読みすべきです。もしあなたが他者の電子状態コードや量子化学パッケージをいまだ利用したことがないのであれば、後者の文献が最も良いです。

 

 チュートリアルの後、あなたはサブディレクトリ ~abinit/tests/ に含まれているテストケースについて学習するのが便利だと気付くでしょう。例えば、fast, v1, v2, ... v6, のディレクトリ。それは多くの入力ファイルの例を提供します。あなたはそれらのディレクトリのREADMEファイルを見るべきです。

 

 追加情報は ~abinit/doc directory で見つけることが出来ます。それらには、ABINITプロジェクトの記述や、開発に関するガイドライン、コードのチューニングの利用などが含まれています。

 

 幾つかのレッスンは他のレッスンに関連しています。以下のスキームはあなたがこれらの関係を理解する助けになるでしょう。

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Brief description of each lesson’s content (各レッスンのコンテンツの簡単な記述)

 レッスン1-4は基本的な概念を提供する。そして、グローバルな実態を形成する。:あなたがそれらをスキップしないならばだが。

 

The lesson 1 はH2分子を取り扱う: 全エネルギー、電子のエネルギー、電子密度、結合距離、エネルギーを得る。

The lesson 2 はH2分子を再び取り扱う: 収束の研究と、LDA 対 GGA

The lesson 3 はSi結晶(絶縁体)を扱う: k点グリッドの定義、カットオフエネルギーのスメアリング、バンド構造の計算、そして、再び、収束の研究。

The lesson 4 はAl結晶(金属)とその表面を取り扱う: 占有数、フェルミディラック関数でのスメアリング、表面エネルギー、そして、再び、収束の研究。

 他のレッスンはより専門化した話題を提供する。

 これらはレッスンのグループである。それらは レッスン1 -4 から、他のいずれの前提条件無しに始めることが可能である。そして、 あなたはいずれの手段も行うことが出来る。

The lesson on spin in ABINIT  はスピンに関連したプロパティを提供する: スピン偏極した計算とスピン軌道相互作用。

The first lesson on GW はプラズモンポールモデルを用いてGW近似(コーンシャムLDAバンド構造よりもより良い)でSi(半導体)の準粒子バンドギャップの計算を取り扱う。

The second lesson on GW はプラズモンポールモデルを用いずGW近似(コーンシャムLDAバンド構造よりもより良い)でAlの準粒子バンドギャップの計算を取り扱う。

The lesson on BSE はBethe-Salpeter式を用いてSiの巨視的な誘電関数の計算を取り扱う。

The lesson on TDDFT はCassida の式(電子ー正孔ペアによる展開)を用いた時間依存密度汎関数近似の助けを借りて有限な系での励起スペクトルの計算を取り扱う。

The lesson on polarization and finite electric field はベリー位相近似の助けを借りて絶縁体(例えば、強磁性や強誘電性材料)のスピン偏極の計算を取り扱う。そして、有限な電界が存在する材料物性の計算(これもベリー位相近似の助けを借りる)も提供する。

The lesson on Analysis Tools は波動関数と電子密度を解析するためにCUT3Dユーティリティの利用、そして、Open DXを用いたそれらのグラフィカルな表示を取り扱う。

The lesson on the use of PAW (PAW1)  はノルム保存擬ポテンシャルの代わりとしてABINITで実装されたPAW法を提供する。PAWはCPU時間でかなり有利な点を持つ。

The lesson on the generation of PAW atomic data files (PAW2) はPAW法を用いるための原子データの作成方法を提供する。

The lesson on the validation of a PAW atomic datafile (PAW3) はABINITで用いる作成したPAWデータをどのようにテストするかを示す。ダイヤモンドとマグネシウムについて、全電子計算コードである ELK に対して比較する。

The lesson on DFT+U はABINITを用いてDFT-Uをどのように実行するかを示す。そして、NiOの電子状態密度分布(DOS)を計算へと導く。

The lesson on the determination of U for DFT+U はDFT+Uで用いられるU値を決定する方法を示す。

The lesson on Wannier90 はMaximally Localized ワーニエ関数を得るために Wannier90 ライブラリを取り扱う。

The lesson on ABINIT in Parallel はABINITでの基本的な並列化の利用方法を提供する。

The lesson "Source code" はABINITでの新しい機能の開発へユーザーを案内する。このレッスンでは、新しい入力変数(variable)をどのように加えるかを学ぶ。

 

 応答関数(フォノン、光学応答、誘電率、電子−フォノン相互作用、弾性応答、非線形光学応答、ラマン係数、圧電など)での追加のレッスンのグループが存在する。それに対するいくつかの共通な追加情報が必要となる。

The lesson Response-Function 1 (RF1)  はABINITでの基本的な応答関数を提供する。与えられた例はAlAs(絶縁体)の動的で誘電的な特性の研究である: ガンマ点でのフォノン、誘電率、ボルン有効電荷、LO−TO スプリッティング、ブリルアンゾーン内でのフォノン。DDBの作成が示される。

The lesson Response-Function 2 (RF2)  は前のレッスン RF1で紹介したDDBの分析法を提供する。

 レッスン RF1 によって得られた追加情報は、単純な”Sum-Over-State”近似で、 The lesson on Optic 、周波数依存の線形な光学的誘電関数と二次の非線形光感受率を得るユーティリティへの扉を開く。

 レッスン RF1 と RF2 によって得られた追加情報は互いに独立でフォロー可能なレッスンのグループへの扉を開く:The lesson on the electron-phonon interaction は電子−フォノン相互作用とそれに続いてバルク系における超伝導転移温度の計算を試験するユーティリティ MRGKK と ANADDB の利用を提供する。

The lesson on the elastic properties は歪の摂動とその応答に関する計算を提供する:弾性定数、圧電性。

The lesson on static non-linear properties は密度汎関数摂動理論(Sum-Over-State近似を超える)の範囲で線形を超えた応答の計算を提供する: ラマン散乱の係数(非共鳴状態)、非線形な電子の感受率、電気光学効果。finite field technique(有限差分計算と線形応答関数の計算を結合している)との比較もまた提供される。

 

 並列化について、他の特殊なレッスンが存在する。これらの各レッスンについて、逐次的な計算での対応するチュートリアルに精通するようにあなたに提供さている。

An introduction on ABINIT in Parallel は並列化ついての次のレッスンに進む前に読むべきものである。ABINITでの簡単な並列化の例が示される。

Parallelism for ground-state calculations, with plane waves は、全エネルギーと電子密度、基底状態での物性の計算について、結合したk点、平面波、バンド、スピン/スピノルでのABINITの並列化(”KGB”並列化)を提供する。

Parallelism for ground-state calculations, with wavelets は、全エネルギー、電子密度、基底状態での物性を計算するために、平面波の代わりに基底関数としてウェーブレットが用いられたときのABINTIでの並列化を提供する。

Parallelism for molecular dynamics calculations は分子動力学計算における並列化

Parallelism based on "images", e.g. for the determination of transitions paths (string method),   は Forceの計算に対する “KGB” 並列を処理して動作させることが可能になる。

Parallelism of response-function calculations - あなたはABINITでの線形応答の計算に精通していることが必要になる。チュートリアル Response-Function 1 (RF1) を見てください。

Parallelism of Many-Body Perturbation calculations (GW) は正確な電子構造の計算(多体効果を含んだ準粒子バンド計算)をスピードアップさせる。

 

 次のトピックスは最新のものを取り扱わなければならない:

・ 擬ポテンシャルの選択

ABINITの全ての特徴はこれらのチュートリアルでカバーしきれない。完全な特徴のリストについては、~abinit/doc/features/ を見てください。これらの特徴をどのように利用するかの例は、~abinit/tests/* と それらに付属するREADMEファイルを見てください。


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